KR940009659B1 - Polycrystalline diamond tool and method of producting polycrystalline diamond tool - Google Patents

Polycrystalline diamond tool and method of producting polycrystalline diamond tool Download PDF

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스미또오 덴끼 고교 가부시끼사이샤
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Abstract

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Description

다결정 다이어몬드 공구 및 그 제조방법Polycrystalline Diamond Tool and Manufacturing Method Thereof

제 1 도는 다결정 다이어몬드 공구의 개략 사시도.1 is a schematic perspective view of a polycrystalline diamond tool.

제 2 도는 다결정 다이어몬드 공구의 제작공정 사시도.2 is a perspective view of the manufacturing process of the polycrystalline diamond tool.

제 3 도는 다결정 다이어몬드 공구의 인선 단면도.3 is a cross-sectional view of a polycrystalline diamond tool.

제 4 도는 결정 다이어몬드 공구의 라만 분광분석 측정 장소를 설명하는 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a Raman spectroscopic measurement place of a crystal diamond tool.

제 5 도는 다결정 다이어몬드 공구의 다이어몬드 라만 분광 스펙트럼의 일례도.(비다이어몬드 성분의 피크의 높이 X와 다이어몬드 성분의 높이 Y를 정의하는 방법을 설명하고 있음)5 is an example of a diamond Raman spectral spectrum of a polycrystalline diamond tool. (The method of defining the height X of the peak of the non-diamond component and the height Y of the diamond component is explained.)

제 6 도는 다결정 다이어몬드 공구의 다이어몬드 라만 분광 스펙트럼의 일례도.(다이어몬드 성분에 대한 피크의 반치폭(半値幅)을 정의하는 방법을 설명하고 있음)6 is an example of a diamond Raman spectral spectrum of a polycrystalline diamond tool. (The method of defining the half width of the peak relative to the diamond component is explained.)

제 7 도는 필라멘트 CVD 장치 개략단면도.7 is a schematic cross-sectional view of a filament CVD apparatus.

제 8 도는 마이크로파 플라즈마 CVD 장치의 개략단면도.8 is a schematic cross-sectional view of a microwave plasma CVD apparatus.

제 9 도는 열 CVD 장치의 개략단면도.9 is a schematic cross-sectional view of a thermal CVD apparatus.

제 10 도는 열 플라즈마 CVD 장치 개략 단면도.10 is a schematic cross-sectional view of a thermal plasma CVD apparatus.

제 11 도는 가스 공급계의 일례를 나타내는 구성도.11 is a configuration diagram showing an example of a gas supply system.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 공구모재 2 : 다이어몬드 막1: Tool base material 2: Diamond film

3 : 설치 고정층 4 : 상부 레이크(rake)면3: installation fixed layer 4: upper rake surface

5 : 모재 설치 고정층 6 : 기재5: base material installation fixed layer 6: base material

7 : 다이어몬드막 8 : 금속화층7: diamond film 8: metallization layer

11 : 진공챔버 12 : 기재 지지대11 vacuum chamber 12 substrate support

13 : 기재 14 : 진공 배기구13 base material 14 vacuum exhaust port

15 : 전극 16 : 애자15 electrode 16: insulator

17 : 필라멘트 18 : 원료 가스입구17: filament 18: raw material gas inlet

19 : 압력계 20 : 냉각수19: pressure gauge 20: coolant

22 : 석영관 23 : 석영봉22: quartz tube 23: quartz rod

24 : 기재 25 : 가스 도입구24: base material 25: gas inlet

26 : 원료가스 27 : 진공 배기구26 source gas 27 vacuum exhaust port

28 : 수냉쟈켓 29 : 마그네트론28: water cooling jacket 29: magnetron

30 : 도파관 31 : 플라즈마30 waveguide 31 plasma

35 : 석영관 36 : 지지대35: quartz tube 36: support

37 : 기재37: description

본 발명은 절삭공구나 내마공구등에 적합한 강도, 내마모성, 내결손성, 내용착성, 내열성이 현저히 개선된 공구용 다결정 다이어몬드 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polycrystalline diamond for tools having a significant improvement in strength, abrasion resistance, defect resistance, welding resistance, and heat resistance suitable for cutting tools and wear tools, and a manufacturing method thereof.

공구용 다이어몬드는 종래의 소결에 의해 만들어졌다. 다이어몬드 미세분말을 틀에 넣고 고온 고압하에서 소결시킨 것이다. 소결 다이어몬드를 이용한 공구는 비철금속의 절삭공구, 드릴비트, 선긋는 다이스등에 사용된다.Diamond for tools is made by conventional sintering. Diamond fine powder was put into a mold and sintered under high temperature and high pressure. Tools using sintered diamond are used for non-ferrous metal cutting tools, drill bits, and drawing dies.

예를 들어 특공소 52-12126호 공보에는 다이어몬드 분말을 WC-Co계 초경합금의 분말 형성체에 접촉시킨 상태에서 소결시켜, Co의 일부를 다이어몬드 분말속에 결합금속으로서 침입시킴으로써, 약 10-15체적%의 Co를 갖는 다이어몬드 소결체를 게재하고 있다. 이 다이어몬드 소결체는 비철금속의 절삭공구로서 실용적인 성능을 갖고 있다.For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-12126 discloses about 10-15 by sintering diamond powder in contact with a powder forming body of WC-Co-based cemented carbide and injecting a portion of Co into the diamond powder as a binding metal. A diamond sintered body having a volume% of Co is shown. This diamond sintered body has practical performance as a cutting tool for nonferrous metals.

그러나 그것은 내열성에서 문제가 있었다. 예를 들어 700℃ 이상으로 가열되면 내마모성이나 강도가 저하된다. 또한 900℃의 이상의 온도에서는 소결체가 파괴 되어버린다. 이러한 내열성 원인은 다음과 같이 생각 할 수 있다. 그 하나는 결합재인 Co와 다이어몬드 입자의 계면에서 다이어몬드가 흑연화한다는 것이다. 또 하나는 Co와 다이어몬드의 열팽창이 다르기 때문에 고온이 되면 양쪽의 계면에 강한 열응력이 발생한다는 것이다. 이러한 다이어몬드 소결체의 내열성을 개선하기 위해서 특개소53-114589호는 소결체를 산처리하여 결합금속인 Co를 제거하는 것을 제안하고있다. 이렇게 하면 Co와 다이어몬드 사이에 계면이 존재하지 않기 때문에 흑연화, 열응력의 문제가 없어지게 되기 때문이다.But it had a problem in heat resistance. For example, when heated to 700 ° C or more, wear resistance and strength decrease. Moreover, the sintered compact will be destroyed at the temperature of 900 degreeC or more. The cause of this heat resistance can be thought as follows. One is that the diamond is graphitized at the interface between the binder Co and the diamond particles. The other is that the thermal expansion of Co and diamond is different, so that when the temperature is high, strong thermal stress is generated at both interfaces. In order to improve the heat resistance of such diamond sintered body, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-114589 proposes to acid-treat the sintered body to remove Co, which is a binding metal. This is because the interface between Co and diamond does not exist, and thus the problem of graphitization and thermal stress is eliminated.

그러나 이 방법으로는 Co가 제거된 후에는 빈구멍이 되어 버리기 때문에 내열성은 향상되지만, 기계적 강도는 저하한다는 문제가 있었다. 소결법에는 이러한 난점이 있어 강도, 내열성 모두에 뛰어난 소결체를 만들어 내기가 어려웠다. 최근에는 기상(氣相)에서 다이어몬드를 화학적으로 합성할 수 있게 되었는데, 화학적 기상 퇴적법(CVD법) 또는 단순히 기상합성법이라고 한다. 약 5체적% 이하의 탄화 수소가스를 수소가스에 의해 희석시키고 수십 Torr의 감압하에서 다이어몬드를 기재(基材)상에 석출시키는 것이다. 원료가스를 어떻게 분해하여 여기시킬까에 대해서는 여러가지 방법이 제안되고 있고, 그중 CVD법이 있다.However, this method has a problem in that the heat resistance is improved because Co becomes hollow after Co is removed, but the mechanical strength is lowered. This difficulty in the sintering method makes it difficult to produce a sintered body excellent in both strength and heat resistance. Recently, diamonds can be chemically synthesized in the gas phase, which is called chemical vapor deposition (CVD) or simply gas phase synthesis. Hydrocarbon gas up to about 5% by volume is diluted with hydrogen gas, and the diamond is deposited on the substrate under reduced pressure of several tens of Torr. Various methods have been proposed on how to decompose and excite the source gas, and among them, the CVD method.

즉, 가열시키거나 전자, 플라즈마로 여기시키거나 한다. 특공소 58-91100호 공보에는 원료가스를 1000℃ 이상으로 가열시킨 열전자 방사재에 의해 예비 가열하고, 가열된 기재의 표면에 원료가스를 유도하여 탄화수소를 열분해하고 기재상에 다이어몬드를 석출시키는 방법을 제안하고 있다.That is, they are heated or excited by electrons or plasma. Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-91100 discloses a method of preheating a raw material gas with a thermoelectron spinneret heated to 1000 ° C. or higher, inducing raw material gas to the surface of the heated substrate to pyrolyze hydrocarbons, and depositing diamond on the substrate. Is proposing.

특개소 58-11049호 공보는 수소가스를 마이크로파 플라즈마 CVD법 무전극 방전속을 통과시킨 후, 탄화수소 가스와 혼합하여 기재상에 다이어몬드를 석출시키는 방법을 제안하고 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 58-11049 proposes a method of depositing diamond on a substrate by mixing hydrogen gas through a microwave plasma CVD method electrodeless discharge, followed by mixing with a hydrocarbon gas.

특공소 59-30398호 공보에는 수소가스와 불활성 가스와의 혼합가스에 마이크로파를 도입시켜 플라즈마를 발생시키고, 탄화수소를 플라즈마에 의해 분해하고, 300-1300℃로 가열된 기재에 다이어몬드를 석출시키는 방법이 제안되고 있다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-30398 discloses a method of introducing a microwave into a mixed gas of hydrogen gas and an inert gas to generate plasma, decomposing hydrocarbons by plasma, and depositing diamond on a substrate heated to 300-1300 ° C. Is being proposed.

이 CVD법에 의해 다이어몬드막을 합성하는 방법으로는 몇개가 있다. 합성시킨 다이어몬드막을 어떻게 사용할까하는 방법에는 두가지 방법이 있다. 그 하나는 기재에서 박리시켜 다이어몬드 단체로 만드는 것이다. 이것은 다시 적당한 공구에 부착될 수 있다. 다른 하나로는 공구의 인선을 기재로 하여 이것에 다이어몬드를 피복시키는 것이다.There are several methods for synthesizing the diamond film by this CVD method. There are two ways to use the synthesized diamond film. One is peeling off the substrate to form a diamond single body. This can in turn be attached to a suitable tool. The other is to coat the diamond on the edge of the tool.

특개평 1-153228, 특개평 1-210201에서는 기상합성법으로 다이어몬드를 석출시킨후, 기재를 에칭 제거하여 다이어몬드 단체로 만든다. 이것을 별개의 공구주체끝에 설치 고정시킴으로써 공구가 된다. 그러나 이것도 내결손성, 내마모성이 충분치 못하여 다이어몬드 본래의 성능을 발휘할 수 없다. CVD법으로 공구의 끝을 다결정 다이어몬드로 코팅한 공구도 제공되고 있다. 공구 또는 공구의 일부를 기재로 CVD 방법으로 다이어몬드를 성장시키는 것이다. 인선은 다이어몬드로 되어 있기 때문에 강도는 충분하다.In Japanese Patent Laid-Open No. 1-153228 and Japanese Patent Laid-Open No. 1-210201, a diamond is deposited by vapor phase synthesis, and then the substrate is etched to form a diamond single body. This is a tool by installing and fixing it at the end of a separate tool main body. However, this also does not have sufficient fracture resistance and abrasion resistance, and cannot exhibit the diamond's original performance. There is also provided a tool in which the tip of the tool is coated with polycrystalline diamond by CVD. The diamond is grown by a CVD method based on the tool or part of the tool. Since the edge is made of diamond, the strength is sufficient.

그러나 다이어몬드의 피막두께가 얇아 다이어몬드와 기재와의 밀착강도가 충분치 못해 공구로서 충분한 성능을 얻을 수 없다. 기재와 다이어몬드는 성질이 다르기 때문에 밀착강도를 높이는 일은 어렵다. 특개평 2-22471호 공보는 그 조성에 다이어몬드막을 초경합금으로 코팅하여 밀착강도를 높이려하고 있다.However, the film thickness of the diamond is so thin that the adhesion strength between the diamond and the substrate is not sufficient, so that sufficient performance as a tool cannot be obtained. Since the base material and the diamond have different properties, it is difficult to increase the adhesion strength. Japanese Patent Laid-Open No. 2-22471 tries to increase adhesion strength by coating a diamond film with cemented carbide in its composition.

그러나 이것으로 인해 피절삭재의 면거칠기에 따라서 절삭성이 나빠지게 된다. 또한 난삭재(예를 들어 17% Al-Si합금, 25% Al-Si합금)를 피절삭재할 경우의 절삭 특성이 불충분해진다.However, this results in poor machinability depending on the surface roughness of the workpiece. In addition, the cutting characteristics in the case of cutting the difficult material (for example, 17% Al-Si alloy and 25% Al-Si alloy) become insufficient.

본 발명은 전술한 사정을 감안하여 강도, 내결손성, 내용착성, 내열성 및 내마모성을 개선하고 특히 난삭재에 대해서 내결손성과 내마모성이 뛰어난 공구용 다결정 다이어몬드를 제공하는데 그 목적을 두고있다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a polycrystalline diamond for a tool which improves strength, defect resistance, welding resistance, heat resistance and abrasion resistance, and is particularly excellent in defect resistance and abrasion resistance to a hard material.

종래의 다이어몬드막은 기상합성으로 제작된 것이더라도, 피막질이 두께방향으로 크게 변화하는 것이 아니라 균일한 피막질 구조를 갖는 것이었다. 종래의 균일한 피막질 구조인 다이어몬드 공구에서는, 다이어몬드 전체에 걸쳐서 열등한 다이어몬드를 갖고 있으면 내마모성과 강도가 낮고, 반대로 전체가 양질의 다이어몬드로 구성된 것은 내결손성이 나쁘다는 난점이 있었다. 결국 균일한 피막질이 다이어몬드에서는 전술한 조건을 만족시킬 수 없다는 것을 본 발명자는 알게되었다.In the conventional diamond film, even if the film is produced by gas phase synthesis, the film quality does not change greatly in the thickness direction but has a uniform film structure. In a diamond tool having a conventional uniform film structure, wear resistance and strength are low when the diamond is inferior to the entire diamond. On the contrary, it is disadvantageous that the whole diamond is composed of high quality diamond. As a result, the inventors have found that a uniform coat cannot satisfy the above-mentioned conditions in diamond.

본 발명의 다결정 다이어몬드 공구는 공구모재와 다결정 다이어몬드로 이루어지며, 공구 인선의 모재면에 다결정 다이어몬드의 모재 설치 고정면을 접속시켜 고정하고, 다이어몬드를 인선으로 만드는 구조의 공구에서는 다이어몬드의 두께가 40㎛ 이상이 되어 다이어몬드의 두께방향으로 피막질이 변화되며, 인선의 상부 레이크면측의 다이어몬드의 피막질이 모재 설치 고정면측의 다이어몬드 피막질 보다도 양호하게 되어있다. 즉 모재 설치 고정면측이 열등하게 되어 있고, 상부 레이크면측이 보다 더 우수한 피막질로 되어있다.The polycrystalline diamond tool of the present invention is composed of a tool base material and a polycrystalline diamond, and fixed to the base surface of the tool cutting edge by connecting the fixed surface of the base material installation of the polycrystalline diamond, diamond in the tool structure of making the diamond cutting edge The thickness of the film becomes 40 µm or more so that the film quality changes in the diamond thickness direction, and the film quality of the diamond on the upper rake face side of the cutting edge is better than that of the diamond film on the side where the base material is fixed. That is, the base material fixing surface side is inferior, and the upper rake surface side is a more excellent film quality.

이 모재 설치 고정면측의 다이어몬드는 결함이 많고 탄성율이 낮기 때문에 인성이 풍부하고, 인선의 상부 레이크면에 걸리는 응력을 완하시켜 인선의 내결손성을 향상시킨다. 상부 레이크면측은 고품질의 다이어몬드이기 때문에 강도, 내열성, 내용착성이 뛰어나다. 그리하여 양면의 다이어몬드의 상호 장점을 살리는 훌륭한 공구가 되게 된다. 이러한 상부 레이크면과 모재 설치 고정면의 상호 보완성이 본 발명의 특징이다. 여기서 말하는 다이어몬드는 순수한 다이어몬드 성분이외에 비다이어몬드 성분도 포함한다. 기상합성으로 석출시킨 다이어몬드이기 때문에 합성조건에 따라서는 결정질의 다이어몬드 이외에 비다이어몬드 성분(비결정질 탄소성분, 그라파이트등의 다이어몬드 구조를 갖지 않은 결정질 탄소성분)이 결정질의 다이어몬드 석출과 동시에 석출되기 때문이다.Since the diamond on the side of the base material installation fixing surface has many defects and a low elastic modulus, the diamond is rich in toughness, and the stress applied to the upper rake surface of the cutting edge is relaxed to improve the fracture resistance of the cutting edge. Since the upper rake face side is a high quality diamond, it is excellent in strength, heat resistance, and welding resistance. This makes it a great tool to take advantage of the mutual benefits of two-sided diamonds. The complementarity of such an upper rake surface and the base material fixed surface is a feature of the present invention. The diamond here includes not only a pure diamond component but also a non-diamond component. Since it is a diamond precipitated by gas phase synthesis, depending on the synthesis conditions, non-diamond components (crystalline carbon components that do not have a diamond structure such as amorphous carbon component or graphite), in addition to crystalline diamond, are precipitated at the same time as crystalline diamond precipitation. Because it becomes.

그래서 양질의 다이어몬드막이라는 것은 이 비다이어몬드 성분의 석출이 강력하게 억제된 다이어몬드를 말하는 것이다. 또한 다이어몬드 결정 자체에도 왜곡, 결함등이 적은 고결정성을 말하는 것이다. 이에 대해서 조악한 질의 다이어몬드막이라는 것은 그와 전혀 반대의 것이며, 비다이어몬드 성분의 함유량이 많고 저결정질로 결함이 많은 것을 말한다.Thus, a high quality diamond film refers to a diamond in which precipitation of this diamond component is strongly suppressed. In addition, the diamond crystal itself refers to high crystallinity with less distortion and defects. On the other hand, the poor quality diamond film is the opposite of that, and it has a high content of a non-diamond component and a low crystalline and many defects.

본 발명은 종래의 막질과 같이 일정한 것이 아니라 다이어몬드의 막질을 두께 방향으로 변화시킨다. 즉 다이어몬드 공구모재에 설치하는 인은 조악한 다이어몬드 막으로 하고, 그 반대측의 실제 피삭면을 절삭하는 상부 레이크면은 양질의 다이어몬드 막질 구조로 한다.The present invention changes the film quality of the diamond in the thickness direction, rather than being constant as in the conventional film quality. In other words, the phosphorus installed on the diamond tool base material is a coarse diamond film, and the upper rake surface on which the actual workpiece surface on the opposite side is cut is of a high quality diamond film structure.

이 경우 다이어몬드의 품질을 평가하기 위한 특성량이 필요하게 된다. 이에 대해서는 2개의 특성량을 들 수 있다.In this case, a characteristic quantity for evaluating the quality of the diamond is required. Two characteristic quantities are mentioned about this.

① 결함밀도① Defect density

② 비다이어몬드 성분 농도이다.② It is the concentration of non-diamond component.

비다이어몬드 성분이라함은 비결정질 탄소성분, 그라파이트등을 의미한다. 결함이라 함은 다이어몬드 구조에 있어서 결정결함을 말하는 것이다. 양자는 물론 서로 다른 물리량이지만 상호간에 상관관계에 있다.The non-diamond component means an amorphous carbon component, graphite, and the like. A defect is a crystal defect in a diamond structure. Both are, of course, different physical quantities but are correlated with each other.

전술한 조건은 다이어몬드 양면만의 막질에 의해 본 발명을 정의하고 있는 것이지만, 보다 더 두꺼운 두께를 갖게하여 양쪽의 표면에서 일정 깊이의 부분영역에 있어서의 막질, 즉 비다이어몬드 성분과 결함밀도의 대소에 의해 정의할 수도 있다.The above-described conditions define the present invention by the film quality of only two surfaces of the diamond, but have a thicker thickness so that the quality of the film quality, i.e., non-diamond component and defect density, in a partial region of a certain depth on both surfaces is obtained. You can also define by case.

두께방향으로 막질이 다른 다이어몬드 막을 만들기 위해서는 가장 간단하게는 통상의 기상합성을 이용하는 수소가스(A)중의 탄소원자 함유가스(B)의 몰분율 Q= (B)/(A)를 합성중에 변화시키면 좋다. Q를 증가 시키면 막질이 저하된다. 또한 산소의 함유율을 낮추어도 막질이 저한된다. 질소를 증가시켜 감으로써 보다 더 막질을 저하시킬 수도 있다.In order to make a diamond film having a different film quality in the thickness direction, it is most simple to change the mole fraction Q = (B) / (A) of the carbon atom-containing gas (B) in hydrogen gas (A) using ordinary gas phase synthesis. good. Increasing Q lowers the membrane quality. Moreover, even if oxygen content rate is reduced, film quality will fall. The film quality may be further reduced by increasing nitrogen.

본 발명의 작용으로써 제 1 도의 다결정 다이어몬드 공구의 개략도에 그 일례를 나타내었다. 초경합금 모재(1)의 한쪽 모서리에 다결정 다이어몬드막(2)이 납땜층(3)에 의해 고정 설치되어 있다. 다결정 다이어몬드막(2)의 외부로 나타난 폭이 상부 레이크면(4)으로 모재에 고정되어 있는 폭이 모재 설치 고정면(5)이다.As an action of the present invention, an example is shown in the schematic diagram of the polycrystalline diamond tool of FIG. The polycrystalline diamond film 2 is fixed to the corner of the cemented carbide base metal 1 by the solder layer 3. The width | variety which the width | variety which appeared outside of the polycrystal diamond film 2 is fixed to the base material by the upper rake surface 4 is the base material installation fixed surface 5.

본 발명에 있어서는 두께방향으로 다이어몬드의 막질이 다르게 되어 있다. 모재 설치 고정면측의 다이어몬드 막질이 보다 더 나쁘고, 상부 레이크면측의 다이어몬드 막질이 보다 더 양호하다. 상부 레이크면측에는 다이어몬드의 비다이어몬드 성분 함유량을 강력 억제시키고, 모재 설치 고정면측에는 상부 레이크면측에 대해서 비다이어몬드 성분의 함유량을 증가시킨다. 또는 상부 레이크면측의 다이어몬드 결함밀도를 강력 억제하고, 모재 설치 고정면측은 상부 레이크면측에 대해서 다이어몬드 결함 밀도를 증가시켜 준다. 비다이어몬드 성분 함유량이 많으면 다이어몬드의 결함밀도는 통상 증가한다.In the present invention, the film quality of the diamond is different in the thickness direction. The diamond film quality on the base material installation fixed surface side is worse, and the diamond film quality on the upper rake surface side is even better. The content of the non-diamond component of the diamond is strongly suppressed on the upper rake face side, and the content of the non-diamond component is increased on the side of the upper rake face on the base material fixing surface. Alternatively, the diamond defect density on the upper rake face side is strongly suppressed, and the diamond base fixed surface side increases the diamond defect density on the upper rake face side. When the content of the non-diamond component is large, the defect density of the diamond usually increases.

그러나 비다이어몬드 성분의 함유량이 같은 수준이라도 다이어몬드막중의 결함 밀도가 다른 다이어몬드막이 존재한다.However, even if the content of the non-diamond component is at the same level, a diamond film having a different defect density in the diamond film exists.

이때문에 다이어몬드막질의 정의를 내린다면 전술한 바와 같이 비다이어몬드와 결함밀도에 의한 두 가지 방법이 있게된다.For this reason, if the definition of diamond film quality is defined, there are two methods of vivid diamond and defect density as described above.

상부 레이크면(4)측은 저 비다이어몬드, 저결함 고품질막이며, 모재 설치 고정면(5)측은 그 보다 비다이어몬드 성분과 결함밀도가 큰 저품질 막이다. 모재 설치 고정면은 결함밀도가 높은 비다이어몬드 성분이 많기 때문에 강성이 낮고 탄력성이 풍부하게 된다.The upper rake face 4 side is a low diamond and a low defect high quality film, and the base material installation fixing surface 5 side is a low quality film having a larger non diamond component and a higher defect density. Since the base-material mounting surface has many high-density diamond components, it has low rigidity and rich elasticity.

이에 따라서 상부 레이크면(4)측에 걸리는 응력을 완화할 수 있게 된다. 즉 모재 설치 고정면측이 응력 완화층으로서 기능한다. 전술한 막질 구조에서는 막의 강성이 모재 설치 고정면측에서는 낮아 상부 레이크면측의 강성을 저하시키지 않고 막전체의 인성(Toughness, 점도)을 향상시킬 수 있게 된다.As a result, the stress applied to the upper rake face 4 side can be alleviated. That is, a base material mounting fixed surface side functions as a stress relaxation layer. In the above-described film structure, the rigidity of the film is low at the base material fixing surface side, so that the toughness (viscosity) of the whole film can be improved without lowering the rigidity at the upper rake face side.

상부 레이크면측은 강성이 높기 때문에 내마모성이 매우 좋다.Since the upper rake surface side has high rigidity, wear resistance is very good.

이 때문에 다이어몬드의 뛰어난 내마모성을 손상시키지 않고 내결손성을 향상 시킬 수 있다. 보다 더 엄밀하게 규정하기 위해 상부 레이크면(4)을 Z=0로 하고, 면과 직각방향으로 Z축을 취한다. 면과 평행한 방향으로 x, y축을 취한다. 점(X, Y, Z)에서의 비다이어몬드 성분 농도 W(x, y, z), 결함밀도를 D(x, y, z)로 나타낸다. 다이어몬드의 막두께를 T로 하면 Z=T가 모재 설치 고정면에 해당된다.Therefore, the fracture resistance can be improved without damaging the diamond's excellent wear resistance. In order to more precisely define the upper rake face 4, Z = 0, and take the Z-axis perpendicular to the face. Take the x and y axes in a direction parallel to the plane. The non-diamond component concentration W (x, y, z) and the defect density at the point (X, Y, Z) are represented by D (x, y, z). If the diamond thickness is T, Z = T corresponds to the base material mounting surface.

정의 "1"은Definition "1" is

G0=

Figure kpo00001
W(x, y, O)dxdy/S (1)G 0 =
Figure kpo00001
W (x, y, O) dxdy / S (1)

H0=

Figure kpo00002
W(x, y, T)dxdy/S (2)H 0 =
Figure kpo00002
W (x, y, T) dxdy / S (2)

S=

Figure kpo00003
dxdy (3)S =
Figure kpo00003
dxdy (3)

로서(G0는 상부 레이크면에서의 비다이어몬드 농도, H0는 모재 설치 고정면에서의 비다이어몬드 농도, S는 다이어몬드 면적).Where G 0 is the diamond concentration at the upper rake face, H 0 is the diamond concentration at the base mounting surface, and S is the diamond area.

T〉40㎛ (4)T> 40㎛ (4)

G0〈H0(5)G 0 〈H 0 (5)

로 나타낼 수 있다.It can be represented as.

정의 "2"는Definition "2" is

U0=

Figure kpo00004
D(x,y,O)dxdy/S (6)U 0 =
Figure kpo00004
D (x, y, O) dxdy / S (6)

V0=

Figure kpo00005
D(x,y,T)dxdy/S (7)V 0 =
Figure kpo00005
D (x, y, T) dxdy / S (7)

S=

Figure kpo00006
dxdy (8)S =
Figure kpo00006
dxdy (8)

로서(U0는 상부 레이크면에서의 결함밀도, V0는 모재 설치 고정면에서의 결함밀도)(U 0 is the density of defects on the upper rake surface, V 0 is the density of defects on the base mounting surface)

T〉40㎛ (9)T> 40㎛ (9)

U0〈V0(10)U 0 〈V 0 (10)

로 나타낼 수 있다.It can be represented as.

단, 양측 표면에 한하지 않고 양측 표면 부근에서 이 식을 성립시켜도 좋으며, 이 경우는 상부 레이크면측의 W(x, y, O)나 D(x, y, O)를 ε(T/2〉 ε〉O)로부터 W (x, y, ε)나 D(x, y, ε)로 치환되고, 모재 설치 고정면측의 W(x, y, T)나 D(x, y, T)를 (x, y, T-ε)나 D(x, y, T-ε)로 치환할 수도 있다.However, this equation may be established in the vicinity of both surfaces, not limited to both surfaces, in which case W (x, y, O) or D (x, y, O) on the upper rake surface side is ε (T / 2>). ε> O) is replaced by W (x, y, ε) or D (x, y, ε), and W (x, y, T) and D (x, y, T) on the base mounting surface side (( It may replace with x, y, T-epsilon) or D (x, y, T-epsilon).

그리고 (5)나 (10)대신에And instead of (5) or (10)

Gε〈 Hε(11)G ε 〈H ε (11)

Uε〈 Vε(12)U ε 〈V ε (12)

로 본 발명의 내용을 기술할 수 있다.The content of the present invention can be described as.

다이어몬드의 막두께가 40㎛ 이상인 이유는, 그 이하가 되면 강도가 저하되어 파손되기 쉽고, 또한 절삭공구로 만들었을 때의 프랭크면(flank) 마찰폭이 40㎛이상이 되는 경우가 많기 때문이다.The thickness of the diamond is 40 µm or more because the strength of the diamond falls below and is easily broken, and the flank friction width when the cutting tool is formed is often 40 µm or more. .

또한 고도의 내마모성을 요구할 경우에는 막두께 T를 0.07-3.0㎜로 하는 것이 바람직하다. 비용면에서 문제가 생기지 않으면 3㎜ 이상으로 하는 것도 생각할 수 있다. 다이어몬드는 열전도율이 가장 좋아 막두께를 크게 하면 방열특성이 양호해진다. 그렇게 하면 인선의 온도 상승이 억제되기 때문에 마모되기 어렵게 된다.When high wear resistance is required, the film thickness T is preferably 0.07-3.0 mm. If a problem does not occur in terms of cost, it may be considered to be 3 mm or more. The diamond has the best thermal conductivity, and the larger the film thickness, the better the heat dissipation characteristics. This makes it difficult to wear because the rise in temperature of the edge is suppressed.

본 발명에서 가장 특징적인 G0〈H0또는 U0〈V0라고 하는 관계이다.In the present invention, the most characteristic relationship is G 0 <H 0 or U 0 <V 0 .

만약 G0

Figure kpo00007
H0또는 U0
Figure kpo00008
V0라면 모재 설치 고정면측은 응력 완화층으로 되지 않아 인성이 결핍되어 다이어몬드막에 클랙이 들어가기 쉽고, 이탈의 우려도 있으며 내마모성도 나빠지기 쉽다.If G 0
Figure kpo00007
H 0 or U 0
Figure kpo00008
If it is V 0, the base material installation fixed surface side is not a stress relaxation layer, so the toughness is insufficient, so that the crack easily enters the diamond film, there is a fear of detachment and wear resistance is also poor.

그렇다면 비다이어몬드나 결함 밀도를 어떻게 측정해야 하는가가 문제가 된다. 다이어몬드 막속의 비다이어몬드 성분(비결정질 탄소, 탄소, 그라파이트등의 다이어몬드 구조를 갖지 않는 탄소성분)의 함유상태는 X선 회절등으로는 측정할 수 없고, 라만 산란 분광측정이 가장 적합한 측정방법이다.The question then is how to measure the diamond or defect density. The state of containing the non-diamond component (carbon component having no diamond structure such as amorphous carbon, carbon, graphite, etc.) in the diamond film cannot be measured by X-ray diffraction, etc., and Raman scattering spectroscopy is the most suitable measuring method. to be.

라만 산란을 한마디로 말하면, 광파가 물질중에서 비탄성 산란을 받아, 그때에 여기된 포논과 광파의 상호작용에 의해 입사광과는 파장이 다른 광선이 방출되는 현상(비탄성 산란광, 라만 산란광)이다.In other words, Raman scattering is a phenomenon in which light waves receive inelastic scattering in a material, and light rays different from incident light are emitted by the interaction of phonons excited at that time (non-elastic scattering light, Raman scattering light).

또는 이외에도 플라즈먼, 마그논등도 라만 산란에 기여한다. 또한 매개물질이 액체나 기체인 경우에는 포논에 의해서가 아니라 분자 진동과 광파와의 상호 작용에 의해 라만 산란이 생긴다.In addition, Plasman and Magnon also contribute to Raman scattering. In addition, when the medium is a liquid or gas, Raman scattering occurs not by phonons but by interactions with molecular vibrations and light waves.

통상, 라만 스팩트럼 측정에는 크게 여기 레이저광원, 시료 광학계, 분광계 및 검지, 계측계가 필요하다. 여기 레이저 광원에는 통상 알근 레이저 488nm, 514nm를 사용한다. 그리고 이 레이저광선을 시료, 여기서는 공구 인선에 고정되어 있는 다이어몬드막에 조사하여 발생한 라만 산란 광선을 분광시킨 후, 멀티 찬넬검출기등에 도입시킨다. 또한 통상의 후방 산란법에 대해서, 조사되는 레이저광선을 광학 현미경에 의한 광학계에 통과시켜 레이저 광선을 수십㎛ 이하로 좁힌 미소부의 라만 분광 스펙트럼을 측정하는 현미 라만 측정법도 있다.Usually, the Raman spectrum measurement requires an excitation laser light source, a sample optical system, a spectrometer, a detection, and a measurement system. As the excitation laser light source, the root laser 488 nm and 514 nm are usually used. The laser beam is then irradiated onto a sample, here a diamond film fixed to a tool edge, to produce a Raman scattering beam and then introduced into a multi-channel detector or the like. In addition, in the conventional backscattering method, there is also a brown rice Raman measuring method in which the irradiated laser beam is passed through an optical system by an optical microscope to measure the Raman spectroscopy spectrum of the micro part in which the laser beam is narrowed to several tens of micrometers or less.

여기서 측정을 실시하고 있는 공구 인선의 다이어몬드에 있어서, 상부 레이크 면측 인선의 인선면과 수직으로 레이저 광선을 조사할 경우에는 전자의 측정법으로도 가능하지만, 다이어몬드 인선의 두께방향, 상부 레이크면측에서 모재 설치 고정면에 걸쳐서의 라만 분광 측정을 실시할 경우에는 레이저 광선을 수십㎛ 이하로 좁히는 후자의 현미 라만 측정법이 미소 분석에 있어서 적합하다.In the diamond of the tool cutting edge measuring here, when irradiating a laser beam perpendicularly to the cutting edge of the upper rake face side edge, it is possible to use the former measurement method, but in the thickness direction and the upper rake face side of the diamond edge line When performing Raman spectroscopic measurement over a base-material fixed surface, the latter brown rice Raman measuring method which narrows a laser beam to tens of micrometers or less is suitable for micro analysis.

단지 레이저광선이 집중되기 때문에 국소적으로 온도가 상승하기 쉬워 충분한 주의가 필요하다. 시료의 막질 변화나 라만 피크의 시프트 위치 변화를 일으킬 가능성이 있기 때문이다. 엄밀하게 헬륨등의 가스를 시료에 뿜어 칠하거나, 라만 스펙트럼의 프로파일이 대칭인 것을 확인하거나, 레이저 광선의 출력을 변화시켜 온도상승에 의한 것인가 아닌가를 확인하면 좋다.Since only the laser beam is concentrated, the temperature is likely to rise locally, and sufficient attention is required. This is because there is a possibility of causing a change in the film quality of the sample or a shift in the shift position of the Raman peak. Strictly, helium or other gases are sprayed onto the sample, the Raman spectrum profile is symmetrical, or the output of the laser beam is varied to see if the temperature rises.

또한 분광계의 광축계나 슬릿폭등의 조정에도 분해능력을 올리기 위해 충분하게 조정할 필요가 있다. 아이어몬드의 라만 스펙트럼에서 1차 라만선은 3중으로 차차 줄어든 1332.5㎝-1로 나타나는 1개의 광선이며, 2차 라만선은 1차의 500분의 1 이하의 매우 약한 광선이다. 그렇기 때문에 다이어몬드 자체가 평가에는 이 1차 라만선에 주의하여 평가를 하면 좋다. 라만 산란에 의한 피크에 따라 다이어몬드 막질을 평가하더라도 두가지 방법이 있다.In addition, the adjustment of the optical axis system and the slit width of the spectrometer needs to be sufficiently adjusted to increase the resolution. In the Raman spectrum of Ironmond, the primary Raman line is one ray, represented by 1332.5 cm −1 , which is gradually reduced to triple, and the secondary Raman line is a very weak ray less than one fifth of the primary. For this reason, the diamond itself should be evaluated carefully with this first Raman line. There are two methods for evaluating diamond film quality according to peaks by Raman scattering.

그 하나는 다이어몬드와 대응하는 피크의 반치폭에 의해, 다른 하나는 피크 자체의 높이에 의해 평가하는 방법이다.One method is evaluated by the half width of the diamond and the corresponding peak, and the other by the height of the peak itself.

본 발명에서 결함밀도를 측정하기 위해서 이용하는 다이어몬드 라만 스펙트럼의 반치폭 이라는 것은 이 1332.5㎝-1부근에 나타나는 피크에 대한 것을 말한다.The half width of the diamond Raman spectrum used for measuring the defect density in the present invention refers to the peak appearing near this 1332.5 cm -1 .

통상 다이어몬드속에 결함이나 스트레스가 들어가 다이어몬드 구조에 흩트러짐이 생기거나 하면 이 반치 폭이 넓어지고, 반대로 고결정성이라면 반치폭이 좁아진다고 알려져 있다. 후술하는 비다이어몬드 성분등의 석출이 많이 존재할 경우에는 현저한 확장이 나타난다.It is known that if the defect or stress enters the diamond and scatters in the diamond structure, this half width becomes wider, and conversely, if it is high crystallinity, the half width is narrowed. When there are many precipitations, such as the non-diamond component mentioned later, a remarkable expansion appears.

그러나 비다이어몬드 성분의 석출이 적은 경우에 있어서도, 또는 이온 주입 등에 의해 다이어몬드 결정구조를 적극적으로 파괴한 경우등에 있어서도 현저한 확장을 나타내었다.However, even when the precipitation of the non-diamond component is small, or when the diamond crystal structure is actively destroyed by ion implantation or the like, a significant expansion is shown.

본 발명의 하나의 방법으로서는 이 다이어몬드 결정속의 결함상태를 이용한 것이다. 또한 이 결함(전위, 적층결함등) 상태는 TEM (Transmission Electron Micr-oscopy) 관찰등으로도 실제로 관찰할 수가 있다.As one method of the present invention, a defect state in the diamond crystal is used. In addition, this defect (dislocation, stacking defect, etc.) can be actually observed by TEM (Transmission Electron Micr-oscopy) observation.

또한 X선 회절에 의한 측정으로도 가능하다. 그리고 본 발명에 의한 비다이어몬드 성분이라는 것은 결정질 다이어몬드 이외의 탄소성분을 총칭하는 것이며, 예를 들어 비결정질의 탄소성분이나 유리상태 탄소, 활성탄소와 같이 흑연 결정 구조를 기분으로 하여 그 구조가 매우 복잡한 소위 무정형 탄소(highly disordered graphite) 성분이나 그라파이트와 같은 결정질 탄소 성분등을 만한다.It is also possible to measure by X-ray diffraction. The non-diamond component according to the present invention generally refers to carbon components other than crystalline diamond. For example, the structure of the non-diamond component has a graphite crystal structure such as amorphous carbon component, free carbon, and activated carbon as the mood. Complex so-called highly disordered graphite components or crystalline carbon components such as graphite.

그리고 여기서 문제가 되고 있는 비다이어몬드 성분은 주로 무정형 탄소에 대해서 생각할 수 있다. 통상기상 합성법에서는 다이어몬드의 비평형 상태에서의 석출이기 때문에, 조건에 따라서는 본 발명 실시예와 같이 비다이어몬드 성분의 다이어본드 석출과 함께 일어난다.And the non-diamond component which is a problem here can be considered mainly about amorphous carbon. In the normal gas phase synthesis method, since the diamond is precipitated in an unequilibrium state, depending on the conditions, it occurs together with the diamond bond precipitation of the non-diamond component as in the embodiment of the present invention.

그리고 본 발명의 또하나의 수단으로는 이 현상을 전극적으로 이용한 것이다. 이들 비다이어몬드 성분은 다이어몬드와 같이 라만과에 대해서 구조 민감한 물질이며, 주로 1000㎝-1에서 2000㎝-1사이의 넓은 피크를 갖는다.As another means of the present invention, this phenomenon is used as an electrode. These diamond components are structurally sensitive to Ramanaceae, such as diamonds, and often have broad peaks between 1000 cm −1 and 2000 cm −1 .

탄소 구조의 흩트러짐에 의해 다소간 피크의 상태는 변화하지만, 본 발명에 있어서는 1332.5㎝-1부근의 다이어몬드의 라만선 이외에는 거의 이 비다이어몬드 성분에 의한 것이라고 생각해도 좋다.Although the state of a peak changes to some extent by the scattering of a carbon structure, in this invention, you may think that it is almost this diamond component except the Raman line of the diamond of 1332.5 cm <-1> vicinity.

이어서 다시 한번 본 발명을 정의하기로 한다.Next, the present invention will be defined once again.

① 다이아몬드 속에 포함되는 비다이어몬드 성분에 의해 정의되는 다결정 공구, ② 결정질 다이어몬드속의 결함밀도에 대해서 정의한 것으로 나눌수 있다.① Polycrystalline tools defined by diamond components contained in diamond, and ② Defect density in crystalline diamond.

[① 비다이아몬드 성분에 의한 정의][1. Definition by non-diamond component]

① 공구모재와 다결정 다이아몬드 이루어지며, 공구 인선의 모재면에 다결정 다이어몬드의 모재 설치 고정면을 접속시켜 고정한 다이어몬드를 인선으로 하는 구조의 공구이며, 다이어몬드의 두께가 40㎛ 이상이며 상부 레이크면에서 모재 설치 고정면에 걸쳐서 다이어몬드의 두께 방향으로 비다이어몬드 농도가 증가하는 것을 특징으로 한다.① It is made of tool base material and polycrystalline diamond. It is a tool with a diamond structure that connects the base material fixing surface of polycrystalline diamond to the base surface of the tool edge, and fixes the diamond thickness. It characterized in that the non-diamond concentration in the thickness direction of the diamond over the base material installation fixed surface.

보다 더 바람직하게는 인선 다이어몬드의 상부 레이크면에서 두께방향 모재면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균막 두께 30% 이내 또는 40㎛ 이내의 다이어몬드의 어느 한 작은쪽에서의 다이어몬드속의 비다이어몬드 성분의 함유량이 다이어몬드 모재 설치 고정면 보다 두께방향 인선 상부 레이크면을 향해 다이어몬드의 평균 막두께의 30% 이내 또는 40㎛ 이내의 어느 한 작은쪽이 다이어몬드 속의 비다이어몬드 성분 함유량에 비해서 적은것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구이다.Even more preferably, from the upper rake face of the cutting edge diamond, the non-diamond component in the diamond at either one of the diamonds within at least 30% of the average thickness of the diamond or within 40 µm The content is less than 30% of the average film thickness of the diamond toward the upper rake surface in the thickness direction of the diamond base material fixed surface, or less than 40 µm, which is smaller than the content of the non-diamond component in the diamond. It is a polycrystalline diamond tool.

라만 스펙트럼에 의한 정의를 내리면, 라만 분광분석에 의해 인선 다이어몬드의 상부 레이크면에서 단면 방향 모재면을 향해 적어도 다이어몬드의 평균 막 두께의 30% 이내 또는 40㎛ 이내의 다이어몬드의 어느 한 작은쪽에서의 비다이어몬드 성분의 피크치(X1)에 대한 다이어몬드성분 피크치(Y1)의 비율(X1/Y1)이, 다이어몬드 모재 설치 고정면 보다 단면방향 인선의 상부 레이크면을 향해서 다이어본드의 평균막두께의 30% 이내 또는 40㎛ 이내의 어느 한 작은쪽의 비다이어몬드 성분의 피크치(X2)의 다이어몬드 성분 피크치(Y2)에 대한 비율(X2/Y2)보다도 작은 막질구조 X1/Y1〈X2/Y2를 갖는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구이다.Defined by the Raman spectra, the Raman spectroscopy analysis shows that from the upper rake face of the edge diamond to the base material face in the cross-section, at least within 30% of the diamond's average film thickness or at any one of the diamonds within 40 μm. The ratio (X1 / Y1) of the diamond component peak value (Y1) to the peak value (X1) of the non-diamond component of the average film thickness of the diamond bond toward the upper rake surface of the edge line in the cross-sectional direction rather than the diamond base material fixing surface. Membrane structure X1 / Y1 &lt; X2 / Y2 which is smaller than the ratio (X2 / Y2) to the diamond component peak value (Y2) of the peak diamond (X2) of any one of less than 30% or less than 40 µm of It is a polycrystalline diamond tool characterized by having.

여기서 제5도의 라만 스팩트럼을 예로하여 X, Y의 피크치 설정을 하기로 한다. 형광층의 백그라운드 베이스라인을 긋고 다이어몬드의 피크치(1332.5㎝-1부근의 피크)이외에 나타나는 확장된 피크는 검지하면 이 피크치의 베이스 라인으로부터의 높이가 X가 된다.Here, the peak values of X and Y will be set using the Raman spectrum of FIG. 5 as an example. The base peak of the fluorescent layer is drawn, and an extended peak appearing outside the diamond peak (peak near 1332.5 cm -1 ) is detected and the height from the base line of the peak becomes X.

탄소는 라만 활성된 물질이기 때문에 다이어몬드의 피크치 이외에 나타나는 확장된 피크는 비다이어몬드 성분에 의한 것이라고 생각해도 좋다. 이 비다이어몬드 성분의 피크치는 비결정질 탄소나 무정형 탄소(흑연 결정 구조를 기본으로 하고, 그 구조가 매우 복잡한것)라고 불리워지는 것으로서, 구조의 복잡함으로 인해 피크치는 1000㎝-1에서 2000㎝-1사이에서 흩어져 있다.Since carbon is a Raman-activated material, the expanded peak appearing in addition to the peak value of diamond may be attributed to the non-diamond component. The peak value of this non-diamond component is called amorphous carbon or amorphous carbon (which is based on graphite crystal structure, and its structure is very complicated). Due to the complexity of the structure, the peak value is 1000 cm -1 to 2000 cm -1. Scattered between.

이 때문에 1000㎝-1에서 2000㎝-1의 사이에서 나타나는 가장 높은 피크가 비다이어몬드 성분의 가장 높은 피크가 된다.For this reason, the highest peak appears between the 2000㎝ -1 in 1000㎝ -1 is the highest peak of non-diamond ingredients.

제 5 도는 가장 전형적인 비다이어몬드 성분이 다이어몬드와 동시 석출되는 라만 스펙트럼이다.5 is a Raman spectrum in which the most typical non-diamond component is co-precipitated with diamond.

다이어몬드 성분의 라만 피크치는 1332.5㎝-1로 나타난다.The Raman peak value of diamond component is shown by 1332.5 cm <-1> .

이것은 통상의 동위체12C,13C의 존재비로 구성된 다이어몬드의 경우이며,13C가 많아지면 저파수측으로 시프트한다는 것이 알려져 있다.This is the case of the diamond comprised by the abundance ratio of normal isotopes 12C and 13C , and it is known that when 13C increases, it shifts to the low wave side.

이 때문에 라만 시프트치가 약간 시프트 되는 일도 있다.For this reason, Raman shift value may shift a little.

여기서 다이어몬드의 피크치를 검지하여 전술한 바와 같이 베이스 라인에 대한 높이 Y를 구하고 있지만, 전술한 비다이어몬드 성분의 가장자리 피크가 동시에 발생되는 일이 많기 때문에, 이것을 제거한 베이스 라인을 새롭게 긋고 이에 대한 높이를 Y로 한다.Here, the peak value of the diamond is detected to obtain the height Y with respect to the base line as described above. However, since the edge peaks of the non-diamond component described above are often generated at the same time, the base line from which this is removed is newly drawn and the height of the base line is removed. Is set to Y.

X를 구할 경우와 Y를 구할 경우의 베이스 라인을 긋는 방법이 다르다. 베이스 라인을 긋는 방법에 따라 이들의 높이는 달라진다.The method of drawing the baseline is different from the case of finding X and finding Y. Their height varies depending on how the baseline is drawn.

정환학 피크 분리를 하는 것이 좋지만 어느 정도 간이형으로 하여도 비다이어몬드 성분의 함유비에 대한 정성적인 비교를 할 수 있다.Although it is preferable to perform the cyclical peak separation, it is possible to make a qualitative comparison with respect to the content ratio of the non-diamond component even if it is a simple type to some extent.

[② 결함밀도에 의한 정의][② Definition by defect density]

② 공구모재와 다결정 다이어몬드로 이루어지며, 공구 인선의 모재면에 다결정 다이어몬드의 모재 설치 고정면을 접속시켜 고정한 다이어몬드를 인선으로 하는 구조의 공구에 있어서, 다이어몬드의 두께가 40㎛이상이며, 상부 레이크면에서 모재 설치 고정면에 걸쳐 다이어몬드의 두께방향으로 결함밀도가 증가되는 것을 특징으로 한다.② The tool consists of a tool base material and polycrystalline diamond, and the diamond has a thickness of 40 µm or more in a tool having a diamond that is fixed by connecting the base surface of the polycrystalline diamond to the base surface of the tool edge. In the upper rake surface, the defect density is increased in the thickness direction of the diamond over the base material installation fixing surface.

보다 더 바람직하게는 우선 다이어몬드의 상부 레이크면에서 두께방향 모재 설치 고정면을 향해 다이어몬드의 평균 막두께의 30% 또는 40㎛ 이내의 어느 한 작은쪽 위치에서의 결함밀도가, 다이어몬드 모재 설치 고정면 보다 두께방향 인선의 상부 레이크면을 향해서 다이어몬드의 평균 막두께 30% 또는 40㎛ 이내의 작은쪽 위치에서의 결함밀도에 비해서 작은 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구이다.More preferably, first, the defect density at any one position within 30% of the average film thickness of the diamond or less than 40 µm from the upper rake surface of the diamond toward the thickness direction base material installation fixed surface is set. It is a polycrystalline diamond tool characterized in that it is smaller than the defect density in the small position within the average film thickness of 30% or 40 micrometers of diamond toward the upper rake surface of a thickness direction edge line rather than a fixed surface.

라만 분광 스펙트럼에 의한 정의를 내리면 라만 분광분석에 의해 인선 다이어몬드의 상부 레이크면에서 두께방향 모재 설치 고정면을 향해 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30% 이내 또는 40㎛ 이내의 다이어몬드의 어느 한 작은쪽에서의 다이어몬드 성분의 반치폭(α㎝-1)이, 다이어몬드 모재 설치 고정면 보다 두께방향 인선 상부 레이크면을 행해서 다이어몬드의 평균 막두께의 30% 이내 또는 40㎛ 이내의 어느 한 작은쪽에서의 다이어몬드 성분 반치폭(β㎝-1)보다도 작은 막질 구조(α〈β)를 갖는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구가 된다.Defined by Raman spectroscopy, Raman spectroscopy shows that at least 30% of the average film thickness of the diamond from the upper rake face of the edge diamond and from within 40 μm of the diamond The half width (αcm -1 ) of the diamond component at the smaller side is formed in the thickness rake line upper rake surface in the thickness direction than the diamond base material fixed surface, and at any one smaller than 30% of the average film thickness of the diamond or within 40 µm. It has a film structure ((alpha) <(beta)) smaller than the diamond component half value width ((beta) cm- 1 ) of the, and becomes the polycrystal diamond tool characterized by the above-mentioned.

여기서 제 6 도의 라만 스펙트럼을 예로하여 반치폭"α"와 반치폭"β"의 설정을 행한다.Here, using the Raman spectrum shown in FIG. 6 as an example, the half width "α" and the half width "β" are set.

전술한 다이어몬드 피크치의 설정과 같이 우선 Y의 높이를 설정하면 그 절반의 높이에 있어서 피크폭이 반치폭 "α㎝-1"나 "β㎝-1"가 된다.When the height of Y is first set in the same way as the diamond peak value described above, the peak width becomes the half width "αcm -1 " or "βcm -1 " at half the height.

이어서 본 발명의 다이어몬드 제조방법을 제 2 도를 참조하면서 설명하기로 한다.Next, the diamond manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG.

기상합성법에 의해 다이어몬드 막을 성장시키기 때문에 전술한 바와 같이 다이어몬드 막질을 성장시키기 때문에 전술한 바와 같이 다이오몬드 막질을 두께방향으로 변화 경사시키기 위해서는 원료가스중의 탄소농도를 연속적 혹은 계단모양으로 단조 변화(단조 증가 혹은 단조 감소)시키는 것이 가장 쉽다.Since the diamond film is grown by the gas phase synthesis method, the diamond film is grown as described above. As described above, in order to incline and change the diamond film in the thickness direction, the carbon concentration in the source gas is continuously or stepwise changed. It is easiest to increase the monotone or decrease the monotone.

두가지 방법중에 탄소농도를 단조 증가시키는 것이 더욱 바람직하다.It is more desirable to monotonously increase the carbon concentration between the two methods.

그 이유는 뒤에 설명하기로 한다.The reason for this will be described later.

또한 원료가스중의 산소농도나 질소농도에 의해 막질을 제어할 수 있다.In addition, the film quality can be controlled by the oxygen concentration or the nitrogen concentration in the source gas.

CVD장치(뒤에 설명)속에서 기재(6)를 가열하여 원료가스를 여기하여 분해시켜 기재상에 다이어몬드를 성장시킨다(제 2b 도).The substrate 6 is heated in a CVD apparatus (described later) to excite and decompose the source gas to grow diamond on the substrate (FIG. 2B).

원료가스 속의 탄소농도는 일반적으로 연속적 혹은 계단모양으로 단조변화 하고 있다.Carbon concentrations in feed gas generally vary monotonically or continuously.

이러한 CVD법에서 다이어몬드 막(7)을 성장시킨 후 불초산이나 왕수등으로 기재를 에칭 제거하여 다이어몬드를 단체막으로 만든다(제 2c 도).In this CVD method, the diamond film 7 is grown, and then the substrate is etched and removed by using acetic acid, aqua regia, or the like to form a diamond film (Fig. 2C).

이어서 다이어몬드와 모재와의 습성을 개선하기 위해 미리 다이어몬드 막의 한쪽면 금속막의 중착 금속화처리를 실시한다.(제 2d 도).Subsequently, in order to improve the wettability of a diamond and a base material, the metallization process of the metal film of one side of a diamond film is performed previously (FIG. 2D).

이후 YAG 제이저등에 의해 소정의 크기로 절단한다(제 2e 도).Thereafter, the wafer is cut into a predetermined size by a YAG analyzer or the like (FIG. 2E).

여기서 용해공정에 앞서 절단공정을 넣은 순서라도 문제는 전혀없다.Here, there is no problem even if the cutting step is added prior to the melting step.

그리고 금속화층의 면을 공구의 모재면에 설치 고정한다(제 2f 도).Then, the surface of the metallization layer is fixed to the base metal surface of the tool (FIG. 2f).

제 3 도는 다이어몬드 막을 부착한 공구의 단면도이다.3 is a sectional view of a tool with a diamond film attached thereto.

모재로는 경질재료가 좋지만 통상은 초경합금을 사용한다.Hard materials are preferred as the base material, but usually cemented carbide is used.

이 모재에 다이어몬드 막을 부착시키는 자리가 있으며 여기에 금속화층을 통해서 다이어몬드 막이 고정 설치되어 있다.There is a place to attach a diamond film to this base material, and the diamond film is fixedly installed through a metallization layer.

이 고정에 있어서 내열성, 내강도성을 생각한다면 납땜으로 하는 것이 바람직하다.In consideration of heat resistance and strength resistance in this fixing, soldering is preferable.

제 4 도는 본 발명을 정의하기 위한 기하학적인 관계를 나타내고 있다.4 shows the geometric relationship for defining the present invention.

모재와 다른쪽면이 상부 레이크면이다.The base material and the other side is the upper rake surface.

상부 레이크면에 포함되는 선을 기준선으로 하여 두께방향으로 Z축을 취하고 있다.The Z axis is taken in the thickness direction with a line included in the upper rake surface as a reference line.

상부 레이크면은 Z=0로 표시할 수 있다.The upper rake surface can be marked Z = 0.

모재 설치 고정면은 반대측의 면으로 Z=T로 나타낼 수 있다.The base material mounting surface may be represented by Z = T as the surface on the opposite side.

파선으로 나타낸 것이 Z=0.3T 또는 40㎛의 한 작은쪽, Z=0.7T, 또는 전막 두께로부터 40㎛를 뺀 값중 어느 한 큰쪽이다.The dashed line indicates one of Z = 0.3T or one smaller of 40 µm, Z = 0.7T, or one of the values obtained by subtracting 40 µm from the film thickness.

레이저 광선은 다이어몬드의 가장자리에서 면과 평행하게 입사된다.The laser beam is incident parallel to the plane at the edge of the diamond.

이 영역에서의 비다이어몬드 성분 함유 상태 G0, H0또는 다이어몬드의 결함 함유상태 U0, V0를 문제로 하고 있는 것이다.In this region, the non-diamond component-containing state G 0 , H 0, or the defect-containing state U 0 , V 0 of the diamond is a problem.

CVD법에 의해 다이어몬드를 성장시킬때에 비다이어몬드 성분 또는 다이어몬드 막중에 결함 함유상태를 변화시키지만 양쪽 모두(단조) 증가시키는 폭이 좋다.When the diamond is grown by CVD, the defect-containing state in the non-diamond component or the diamond film is changed, but both (forging) increase in width.

그 이유는 다음과 같다.The reason for this is as follows.

다이어몬드를 기재상에 성장시킬때, 기재에 설치되어 있는 측의 다이어몬드 막은 기재의 표면처리를 평탄하게 하면 그 상태도 평탄한 다이어몬드면이 되지만 성장의 종료기에 형성된 다이어몬드 막은 다이어몬드 고유의 6-8면체 구조를 갖는 요철이 있는 다결정 다이어몬드 고유의 면을 갖는다.When the diamond is grown on the substrate, the diamond film on the side of the substrate becomes a flat diamond surface when the surface treatment of the substrate is made flat, but the diamond film formed at the end of growth is a diamond-specific 6 It has a unique face of polycrystalline diamond with irregularities having an octahedral structure.

이 면이 상부 레이크면이 되면 피삭재의 피삭면에 요철이 발생되어 버린다.If this surface becomes the upper rake surface, irregularities are generated on the workpiece surface of the workpiece.

이것을 피하기 위해서는 성장 종료기에 형성된 면(성장면측, 기재로부터 먼쪽면)을 금속화하여 모재에 고정시키면 좋다.In order to avoid this, the surface (growth surface side, the surface far from the base material) formed in the growth terminator may be metallized and fixed to the base material.

본 발명에서는 모재 설치 고정면측이 비다이어몬드 성분 또는 다이어몬드속의 결함 함유량을 증가시키는 구조로 되어 있기 때문에, 다이어몬드를 성장 시킬때 예를 들어 탄소농도를 최초에는 낮게하고, 최후에는 높게하면 좋다.In the present invention, since the base material fixing surface side has a structure in which the defect content in the diamond component or the diamond is increased, for example, when growing the diamond, the carbon concentration may be initially lowered, and finally, higher.

이 순서로 다이어몬드를 합성시키면 다이어몬드의 형성속도도 상승되고, 합성비용도 저렴해지는 장점이 생긴다.Synthesizing the diamonds in this order also increases the diamond formation speed and lowers the synthesis cost.

또한 공구에 설치할때 상부 레이크면과 맞닿는 다이어몬드 성장초기의 다결정 다이어몬드 입경은 작고, 모재면측에 걸쳐서는 입경이 현저하게 증대되므로, 이 막질 구조가 공구로서 사용될때 인선에 걸리는 응력 분산이나 내결손성, 내마모성의 향상과 직결된다.In addition, the grain size of polycrystalline diamond at the initial stage of diamond growth, which comes into contact with the upper rake surface when installed in the tool, is small, and the grain size is significantly increased over the substrate surface side. It is directly related to the improvement of sex and wear resistance.

물론 이 공정의 순서는 필수적인 조건은 아니다.Of course, the order of this process is not an essential condition.

CVD법에서 다이어몬드 막을 성장시킨 후에 성장 종료기에 이루어진 면을 연마하여 평탄하게 하여 상부 레이크면으로 할 수도 있고, 이 경우는 CVD법으로 다이어몬드를 성장시킬때, 예를 들어 탄소농도를 최초에는 크게 뒤에는 작게 되도록 한다.After the diamond film is grown by the CVD method, the surface formed at the end of the growth may be polished and flattened to form an upper rake surface. In this case, when the diamond is grown by the CVD method, for example, the carbon concentration may be large. Make it smaller later.

그러나 이 경우는 공정이 늘어나 비용상승과 연결되는 단점이 있다.However, in this case, there is a disadvantage in that the process is increased and the cost increases.

[다이어몬드 제조방법][Diamond manufacturing method]

CVD법으로 다이어몬드를 기상합성할때의 원료 가스는 통상,The raw material gas during the gas phase synthesis of the diamond by the CVD method is usually

① 수소 가스① hydrogen gas

② 탄소원자 함유가스 : 메탄, 에탄, 아세틸렌, 에틸알콜, 메틸알콜, 아세톤 등이 일반적이다.② Carbon atom containing gas: Methane, ethane, acetylene, ethyl alcohol, methyl alcohol, acetone, etc. are common.

② 는 탄소를 함유하는 기체상태로 만들면 좋다.② may be made into a gaseous state containing carbon.

알콜, 아세톤처럼 상온에서 액체인 것도 가열시키면 기체가 된다.Liquids at room temperature, such as alcohol and acetone, become gases when heated.

또한 액체를 수소가스등의 캐리어 가스로 버블링 시키면 기체로 만들수 있다.In addition, the liquid can be made into a gas by bubbling with a carrier gas such as hydrogen gas.

전술한 가스 이외에 불활성 가스(헬륨, 네온, 알곤, 크세논, 라돈, 크립톤)는, 특히 원료가스의 활성화에 플라즈마를 사용하는 공정에 있어서 다이어몬드 합성중의 활성종(수소 래디컬, C2등)의 밀도를 증가시켜 수명을 연장하는 균일한 다이어몬드를 합성하는데에 효과가 있으므로 전술한 가스에 혼입시켜도 좋다.In addition to the above-mentioned gases, inert gases (helium, neon, argon, xenon, radon, krypton) are particularly suitable for the active species (hydrogen radicals, C 2, etc.) during the synthesis of diamond in the process of using plasma to activate the source gas. Since it is effective in synthesizing a uniform diamond which increases the density and extends the life, it may be incorporated in the above-described gas.

CVD 성장용의 기재로서는 다음과 같은 재료를 사용할 수 있다.As a base material for CVD growth, the following materials can be used.

즉, W, MO, Ta, Nb, Si, SiC, WC, W2C, Mo2C, TaC, Si3N4, AlN, Ti, TiC, TiN, B, BN, B4C, 다이어몬드, Al2O3, SiO등이 있다.That is, W, MO, Ta, Nb, Si, SiC, WC, W 2 C, Mo 2 C, TaC, Si 3 N 4 , AlN, Ti, TiC, TiN, B, BN, B 4 C, diamond, Al 2 O 3 , SiO, and the like.

또한 조건을 선택하는데에 따라 Cu, Al등도 기재로서 사용할 수가 있다.Moreover, Cu, Al, etc. can also be used as a base material by selecting conditions.

기재는 단순히 평탄한 것에만 한정되지 않는다.The substrate is not limited to simply being flat.

기재가 적당한 곡률을 갖고 있다면 곡률을 갖고 있는 인면이 있는 공구등에도 적용할 수 있다.If a base material has a moderate curvature, it can apply also to a tool with a face which has a curvature.

예를들면 비틂인, 엔드 밀 등의 공구에 적용할 수 있다.For example, it can be applied to tools such as endmills and end mills.

그리하여 본 발명의 기상합성법으로 다이어몬드를 기재상에 성장시킬때에, 원료가스 중의 탄소농도를 연속적으로 증가시키는 것이 용이하게 된다.Thus, when the diamond is grown on the substrate by the gas phase synthesis method of the present invention, it is easy to continuously increase the carbon concentration in the source gas.

이 경우 3단계 또는 2단계 정도에서 원료가스중의 탄소농도를 변화시킨다.In this case, the carbon concentration in the source gas is changed in three or two stages.

가장 간단한 것은 원료가스속의 탄소농도가 작은 단계와 그보다 농도가 높은 단계의 2단계에 의한 CVD 성장이다.The simplest is CVD growth by two stages, one of low carbon concentration in the source gas and one of higher concentration.

① 예를들면 다이어몬드 합성의 전기는 수소-메탄계(메탄/수소=약 1%)로 합성하고, 후기에는 수소-메탄계(메탄/수소=약 2.5%)로 합성한다.① For example, the electricity of diamond synthesis is synthesized by hydrogen-methane (methane / hydrogen = about 1%), and later by hydrogen-methane (methane / hydrogen = about 2.5%).

이때 전기의 조성중에 산소원자 함유가스, 예를들어 산소가스나 H2O등을 미량 첨가함으로써 성장 초기의 다이아몬드 막 결정성을 향상시키고 비다이아몬드 성분의 석출을 억제하여 다이아몬드 막 속의 결함밀도를 감소시킬 수도 있다.At this time, by adding a small amount of oxygen atom-containing gas such as oxygen gas or H 2 O in the composition of electricity, it is possible to improve the diamond film crystallinity at the beginning of growth and to suppress the deposition of non-diamond component to reduce the defect density in the diamond film. It may be.

이 경우 산소원자 농도의 증가에 따라 후기보다 전기의 탄소농도를 크게할 수도 있게된다.In this case, as the oxygen atom concentration increases, the carbon concentration of electricity may be increased.

② 예를들면 다이아몬드 합성의 전기에는 수소-메탄-산소계 메텐/수소=약 2 %, 산소/수소=약 0.2%)로 합성하고, 후기에는 수소-메탄계(메탄/수소=약 3%)로 합성한다.(2) For example, in the case of diamond synthesis, hydrogen-methane-oxymethene / hydrogen = about 2%, oxygen / hydrogen = about 0.2%), and later hydrogen-methane-based (methane / hydrogen = about 3%) Synthesize

③ 이와 반대로 다이어몬드 성장 후기의 다이아몬드 결정성을 저하시키기 위해서 후기의 조성중에 질소원자 함유가스를 미량 첨가할 수도 있다.(3) In contrast, a small amount of nitrogen atom-containing gas may be added in the later composition in order to reduce diamond crystallinity at the end of diamond growth.

예를들어 다이아몬드 합성의 전기에는 수소-메탄계(메탄/수소=약 1%)로 합성하고, 후기에는 수소-메탄-질소계(메탄/수소=약 2%, 질소/수소=약 0.5%)로 합성한다.For example, in the case of diamond synthesis, hydrogen-methane-based (methane / hydrogen = about 1%) is synthesized, and later hydrogen-methane-nitrogen (methane / hydrogen = about 2%, nitrogen / hydrogen = about 0.5%). To synthesize.

이 경우 질소원자 함유가스 농도의 증가에 따라서 전기보다 후기의 탄소농도를 작게할 수도 있다.In this case, as the concentration of the nitrogen atom-containing gas increases, the carbon concentration in the latter period may be reduced.

CVD법에 대해서 다이아몬드를 합성할 수 있는 방법이라면 어느 방법으로라도 본 발명을 실시할 수 있다.As long as the diamond can be synthesized with respect to the CVD method, the present invention can be carried out by any method.

본 발명은 다음과 같은 CVD법에 대해서 실시하였다.This invention was implemented about the following CVD method.

① 필라멘트 CVD법(제 7 도)① Filament CVD method (Fig. 7)

② 마이크로파 플라즈마 CVD법(제 8 도)② Microwave Plasma CVD Method (Fig. 8)

③ 열 CVD법(제 9 도)③ Thermal CVD method (Fig. 9)

④ 열 플라즈마 CVD법(제 10 도)④ Thermal Plasma CVD Method (Fig. 10)

기재는 전술한 방법 모두에 공통된 기재를 사용하였고, 14mm×14mm×2.5mm의 다결정 실리콘 조각면을 입경 0.5-5㎛의 숫돌입자를 포함하고 있는 연마재로 랩핑 처리하여 Rmax<1.2㎛이 되도록 한 것을 사용하였다.The substrate was a substrate common to all of the above-described methods, and a polycrystalline silicon engraving surface of 14 mm × 14 mm × 2.5 mm was wrapped with an abrasive containing abrasive particles having a particle size of 0.5-5 μm so that Rmax <1.2 μm. Used.

이하 각각의 방법을 사용하는 장치를 설명하고, 각각의 방법에 본 발명을 적용한 결과를 설명하기로 한다.An apparatus using each method will be described below, and the results of applying the present invention to each method will be described.

[실시예 1]Example 1

필라멘트 CVD법Filament CVD Method

제 7 도에 필라멘트 CVD 장치의 개략도를 나타내었다.7 shows a schematic diagram of a filament CVD apparatus.

진공챔버(11)속에 기재 지지대(12)가 설치된다.The substrate support 12 is installed in the vacuum chamber 11.

그 위에 기재(13)가 설치된다.The base material 13 is installed on it.

진공챔버(11)에는 진공배기구(14)가 있으며, 진공 배기장치(도시하지 않음)와 접속되어 있다.The vacuum chamber 11 has a vacuum exhaust port 14 and is connected to a vacuum exhaust device (not shown).

진공챔버(11)속에는 전극(15)이 설치된다.The electrode 15 is installed in the vacuum chamber 11.

이것은 애자(16)를 통해 필라멘트 전원으로 접속되어 있다.This is connected to the filament power supply via the insulator 16.

전극(15) 사이에 필라멘트(17)가 뻗어있다.The filament 17 extends between the electrodes 15.

진공챔버(11)에는 원료가스 입구(18)로부터 원료가스가 도입된다.The source gas is introduced into the vacuum chamber 11 from the source gas inlet 18.

압력계(19)가 진공챔버(11)내의 진공도를 계측한다.The pressure gauge 19 measures the degree of vacuum in the vacuum chamber 11.

냉각수가 기재 지지대의 내부로 도입되어 이 기재 지지대를 냉각시킨다.Cooling water is introduced into the substrate support to cool the substrate support.

필라멘트(17)에는 4N(순도 99.99%)-W, 4N-Ta, 4N-Re를 이용하였다.As the filament 17, 4N (purity 99.99%)-W, 4N-Ta, and 4N-Re were used.

필라멘트의 온도는 광학시 고온계로 측정하였다.The filament temperature was measured with a pyrometer during optics.

기재의 온도는 기재 표면에 고정 설치된 크로멜알루멜 열전대로 모니터하였다.The temperature of the substrate was monitored with a chromelalumel thermocouple fixed to the substrate surface.

제 11 도에 따라 원료가스의 공급계를 설명하기로 한다.Referring to Figure 11 will be described the supply system of the raw material gas.

이것은 다음의 CVD 장치에 대해서도 공통적으로 사용할 수 있다.This can also be commonly used for the following CVD apparatuses.

수소가스 봄베(55), 불활성 가스 봄베(56), 탄소 함유가스 봄베(57), 산소원자 함유 무기 가스 봄베(58)가 설치된다.A hydrogen gas cylinder 55, an inert gas cylinder 56, a carbon containing gas cylinder 57, and an oxygen atom containing inorganic gas cylinder 58 are provided.

이들 가스 봄베로부터의 가스는 밸브 또는 배관을 통해서 반응장치로 공급된다.Gases from these gas cylinders are supplied to the reactor via valves or piping.

수소가스는 캐리어 가스로서 이들과 혼합된다.Hydrogen gas is mixed with them as carrier gas.

수소가스의 일부를 버블링 장치(59)를 통해 상온에서 액체를 기화시켜 운반하기 위해 사용된다.A portion of the hydrogen gas is used to vaporize and transport the liquid at room temperature through the bubbling device 59.

버블링 장치(59)에는 H2O, C2H5OH등의 액체가 수용된다.The bubbling device 59 accommodates liquids such as H 2 O and C 2 H 5 OH.

버블링 장치(59)에 연결된 배관에는 테이프 히터(61)가 감겨있어 임의의 온도에서도 가열 유지될 수 있다.The tape heater 61 is wound around the pipe connected to the bubbling device 59 so that it can be kept heated at any temperature.

원료가스나 성장시간, 압력, 필라멘트 재질, 성장온도 등의 성장조건을 다양하게 변화시켜 본 발명과 종래의 방법에 의해 다이어몬드를 실리콘 기판상에 성장시켰다.The diamond was grown on the silicon substrate by the present invention and the conventional method by varying the growth conditions such as source gas, growth time, pressure, filament material, growth temperature and the like.

그 결과를 표 1에 나타내었다.The results are shown in Table 1.

[표 1] 필라멘트 CVD법에 의한 다이어몬드 합성조건[Table 1] Diamond Synthesis Condition by Filament CVD

Figure kpo00009
Figure kpo00009

샘플 No. A-D 본 발명예Sample No. A-D invention example

샘플 No. E-H 비교예Sample No. E-H Comparative Example

본 발명의 실시예 A-D와 비교예 E, F는 원료가스 조성 및 조성비를 시간에 따라 변화시키고 있다.In Examples A-D and Comparative Examples E and F of the present invention, source gas composition and composition ratio are changed with time.

예를들면 실시예 A는 최초의 단계 1의 H2600SCCM, CH45SCCM의 원료가스로 기재를 코팅하고, 다음의 20시간은 단계 2의 H2600SCCM, CH412SCCM의 원료가스에 의해 코팅을 한다.For example, Example A coats the substrate with the source gas of H 2 600SCCM, CH 4 5SCCM of the first stage 1, and the next 20 hours is coated with the source gas of H 2 600SCCM, CH 4 12SCCM of step 2 do.

본 발명의 기타 실시예인 B, D도 2단계에서, C는 4단계에서 원료가스를 변화시키고 있다.Another embodiment of the present invention B, D also in step 2, C is changing the source gas in step 4.

비교예 E는 다이어몬드 막을 전부 고탄소 농도로 합성시킨 것이다.In Comparative Example E, all the diamond films were synthesized at a high carbon concentration.

F는 전부 저탄소 농도로 합성시킨 것이며, H는 원료가스 속의 탄소농도를 본 발명과는 거꾸로 단계적으로 변화시키고 있다.All of F is synthesized at a low carbon concentration, and H is gradually changing the carbon concentration in the source gas in reverse from the present invention.

성장시킨 후에 실리콘 기판을 용해하여 제거한다.After growing, the silicon substrate is dissolved and removed.

직사각형의 다이어몬드판이 생기기 때문에 이것을 대각선을 따라 절단하여 이등변삼각형으로 만들었다.Since a rectangular diamond plate was created, it was cut along the diagonal to make an isosceles triangle.

이렇게 하여 제작한 다이어몬드의 샘플 A-H를 제 2 도의 공정에 따라 초결합금의 모재에 설치 고정하여 절삭팁을 제작하였다(고정시키는데 납땜을 이용).Sample A-H of the diamond thus produced was installed and fixed on the base metal of the superalloy according to the process of FIG. 2 to produce a cutting tip (using solder to fix).

단지 성장시킬때 기재에 접촉되어 있는 면을 절삭팁의 상부 레이크면으로 하였고, 성장후기에 만들어진 면을 절삭팁의 모재면에 설치 고정하였다.Only the surface in contact with the substrate during growth was used as the upper rake surface of the cutting tip, and the surface made in the later growth stage was fixed to the base surface of the cutting tip.

이들을 라만 산란에 의한 막질 측정과 절삭시험을 통한 품질을 평가하여 표2에 나타내었다.These are shown in Table 2 by evaluating the quality through the film quality measurement and cutting test by Raman scattering.

[표 2] 절삭팁 샘플 각각의 라만 시프트량[Table 2] Raman shift amount of each cutting tip sample

Figure kpo00010
Figure kpo00010

샘플 A-D가 본 발명의 실시예이며, E-H가 비교예이다.Samples A-D are examples of the invention and E-H is a comparative example.

라만 분광 측정용 비교예로서 천연 Ⅱa 다이아몬드 단결정을 동일하게 모재에 설치 고정하여, 절삭팁을 제작하였다(샘플Ⅰ로 함).As a comparative example for Raman spectroscopy measurement, a natural IIa diamond single crystal was fixed to the base material in the same manner, and a cutting tip was prepared (as sample I).

샘플 J는 이들과는 별도의 비교재이다.Sample J is a comparative material separate from these.

이것을 결합재로서 Co를 10용량% 포함하는 평균입경 10㎛의 다이어몬드 재료를 고압 소결시켜 만든 소결 다이어몬드를 공구에 부착하여 절삭팁으로 만든 것이다.The sintered diamond made by high-pressure sintering a diamond material having an average particle diameter of 10 µm containing 10 vol% of Co as a binder is attached to a tool and made into a cutting tip.

CVD 성장에서는 없는 것이다.It is absent in CVD growth.

이것은 고압 소결시켜 만든 소결 다이어몬드를 공구에 부착하여 절삭팁으로 만든 것이기 때문에 비다이어몬드 성분이 많다.This is because the high sintered diamond made by sintering is attached to the tool and made of a cutting tip, so there are many non-diamond components.

여기서 라만 분광 스펙트럼의 측정점은 제 4 도와 같은 상부 레이크면을 기준으로 두께방향 내부로 향하는 거리"Z(단위㎛)"로 나타내고 있다.Here, the measurement point of the Raman spectral spectrum is represented by the distance "Z (unit micrometer)" which goes inside the thickness direction with respect to the upper rake surface like 4th degree.

제1층, 제2층은 표 1의 원료가스 및 조성을 변환시켜 발생시키는 다이어몬드의 부분층이다.The first layer and the second layer are partial layers of diamond generated by converting the source gas and the composition shown in Table 1.

성장초기에 만들어진 쪽의 막을 상부 레이크면으로 하기 때문에 표 1에서 위에서 부터의 순서로 표 2의 제1층, 제2층과 대응한다.Since the film on the side of the beginning of growth is the upper rake surface, the first layer and the second layer of Table 2 correspond to the order from the top in Table 1.

당연한 일이지만 본 발명의 실시예에서는 상부 레이크면에 가까운 쪽이 X/Y치가 작다.Naturally, in the embodiment of the present invention, the value closer to the upper rake surface is smaller in the X / Y value.

비교예 E는 다이어몬드 막을 전부 고탄소 농도로 합성시킨 것이기 때문에 비다이어몬드 성분이 많다.In Comparative Example E, since all of the diamond films were synthesized at a high carbon concentration, there are many non-diamond components.

그러나 농도의 분포는 본 발명과 반대관계에 있다.However, the distribution of concentrations is inversely related to the present invention.

비교예 F는 전부 저탄소 농도로 합성된 것이기 때문에 비다이어몬드 성분이 적고, 그 분포도 본 발명과 반대관계에 있다.Since all the comparative examples F were synthesize | combined at low carbon concentration, there are few non-diamond components, and the distribution is also opposite to this invention.

비교예 H는 원료가스 속의 탄소농도를 본 발명과는 반대로 단계적으로 변화시키고 있지만, 실제로 만들어진 것의 라만 스펙트럼 측정에 의한 비다이어몬드 성분의 함유상태와 다이어몬드 반치폭은 본 발명의 구조와는 반대로 되어있다.In Comparative Example H, the carbon concentration in the raw material gas was gradually changed in contrast to the present invention, but the content and the half diamond width of the non-diamond component by the Raman spectrum measurement of the actual product were reversed from the structure of the present invention. .

본 발명예의 실시예는 모두 성장과 함께 원료가스 속의 탄소농도를 높이고 있지만 실제로 성장한 다이어몬드도 원료가스와 대응하여 비다이어몬드 성분이나 다이어몬드 라만 스펙트럼 반치폭이 성장방향을 향하여 증대하고 있음을 알 수 있다.The examples of the present invention all increase the carbon concentration in the raw material gas as it grows, but it can be seen that the diamonds actually grown also increase in the growth direction toward the growth direction in response to the raw material gas. .

이렇게하여 만들어진 다이어몬드 절삭공구의 성능을 다음과 같은 조건에서 평가하였다.The performance of the diamond cutting tool thus produced was evaluated under the following conditions.

피삭재로서 바깥 둘레면에 축방향으로 늘어선 4개의 홈이 형성되어 있는 A390합금(A1-17% Si) 둥근막대를 선택하였다.As the workpiece, an A390 alloy (A1-17% Si) round rod having four grooves arranged in the axial direction on the outer circumferential surface was selected.

이것을 전술한 방법으로 제작한 절삭공구의 의해,By the cutting tool produced by the above-mentioned method,

절삭속도 : 800m/minCutting speed: 800m / min

절단깊이 : 0.2mDepth of cut: 0.2m

이 송 : 0.1mm/revFeed: 0.1mm / rev

마모량이 중요한 평가의 피라이터이기 때문에 90분 혹은 30분간 절삭했을 때의 평균 마모량을 측정하여 그 결과를 표3에 나타내었다.Since wear was an important evaluation writer, the average amount of wear after 90 minutes or 30 minutes of cut was measured and the results are shown in Table 3.

[표 3] 각 샘플의 절삭특성Table 3 Cutting Characteristics of Each Sample

Figure kpo00011
Figure kpo00011

표 2, 3의 비교에 의해 알 수 있는 것처럼, 라만 분광분석에 의해 상부 레이크면측 인선의 비다이어몬드성분 피크치(X1)에 대한 다이어몬드 성분 피크치(Y1)의 비율(X1/Y1)이, 모재면측의 비다이어몬드 성분 피크치(X2)의 다이어몬드 성분에 대한 비(X2/Y2/) 보다도 작은 막질구조 X1/Y1〈X2/Y2를 갖던가, 또는 상부 레이크면측 인선 다이어몬드의 라만 스펙트럼 피크의 반치폭(α㎝-1)이 모재면측의 다이어몬드 라만 스펙트럼 피크의 반치폭(β㎝-1) 보다도 작은 막질구조 α〈β(㎝-1)를 갖는 본 발명예, 다시 말해서 샘플 A-D에서는 A390의 절삭 테스트에 있어서 결손되지 않고 그 내마모성을 발휘하고 있다.As can be seen from the comparison of Tables 2 and 3, the ratio (X1 / Y1) of the diamond component peak value (Y1) to the non-diamond component peak value (X1) of the upper rake face side edge line by Raman spectroscopy is determined by the base material. The half width of the Raman spectrum peak of the upper rake face side edge line diamond having a film structure X1 / Y1 &lt; Example of the present invention in which (αcm −1 ) has a film structure α <β (cm −1 ) smaller than the half width (βcm −1 ) of the diamond Raman spectrum peak on the base material side, that is, a cutting test of A390 in the sample AD It does not have a deficiency in exerting its wear resistance.

이에 대해서 그 반대의 조건 X1/Y1

Figure kpo00012
X2/Y2 또는 α
Figure kpo00013
β(㎝-1)인 비교예 E-J에서는 단시간에 큰 결손이 있었고, 크게 마모될 뿐 이었다.On the contrary condition X1 / Y1
Figure kpo00012
X2 / Y2 or α
Figure kpo00013
In Comparative Example EJ having β (cm −1 ), there was a large defect in a short time and only a great wear.

소결 다이아몬드 샘플인 비교재 J에서는 결손은 없었지만 90분 절삭시에 평균 마모폭이 90㎛로 컸다.In the comparative material J which was a sintered diamond sample, there was no defect, but the average wear width was large at 90 micrometers in 90 minutes of cutting.

소결로 형성되기 때문에 Co등의 점결제가 포함되어 이것이 내마모성을 저하시키는 원인이라고 생각된다.Since it is formed by sintering, it is considered that a binder such as Co is included and this is the cause of lowering the wear resistance.

또한 비교예 E와 같이 다이어몬드 두께방향으로 비다이어몬드 성분의 함유가 많아지던가, 또는 반치폭이 넓은것(거의 10㎝-1이상)은 내마모성이 떨어지는 결점이 있었다.In addition, as in Comparative Example E, the content of the non-diamond component in the diamond thickness direction increased, or the half width was large (almost 10 cm -1 or more) had a disadvantage of poor wear resistance.

H도 상부 레이크면측에 있어서 다이어몬드 성분이 많고 반치폭도 커 내마모성이 떨어진다.H also has a large diamond component on the upper rake face side and a half width is large, resulting in poor wear resistance.

또한 이와 반대로 비교예 F와 같이 다이어몬드의 두께방향으로 비다이어몬드 성분의 함유가 적던가 반치폭이 작은것(거의 6㎝-1이하)에서는, 다이어몬드 막에 인성이 부족하여 경질의 피삭재에 대해서는 매우 내결손성이 부족해진다고 생각된다.On the contrary, in the case where the content of the non-diamond component in the thickness direction of the diamond is small or the half-width is small (almost 6 cm -1 or less) as in Comparative Example F, the diamond film is not tough enough and the hardness of the workpiece is hard. It is thought that the defect resistance is very lacking.

본 발명예의 다이어몬드 막질 구조는 기본적으로 상부 레이크면측의 다이어몬드 막이 고품질의 양호한 것이기 때문에 모재 설치 고정면측의 품질은 조금 떨어지는 것이 된다.In the diamond film structure of the present invention, the diamond film on the upper rake face side is basically a good one of high quality, so that the quality on the base material mounting fixing face side is slightly inferior.

모재 설치 고정면의 탄성에 의해 상부 레이크면측의 고품질막에 가해지는 응력을 완화시키는 구조를 갖고 있는 것이다.It has a structure which relieves the stress applied to the high quality film | membrane of the upper rake surface side by the elasticity of a base material mounting fixed surface.

그 정의를 내린다면 이들 라만 데이터에만 한하지 않고 기타의 정의에 의해서도 나타낼 수 있다.The definition is not limited to these Raman data but can be represented by other definitions.

정성적으로 설명하자면 다음과 같은 것도 생각할 수 있다.Qualitatively, the following may be considered.

Figure kpo00014
Figure kpo00014

(CL : 캐소드 루미넷센스)(CL: Cathode Luminescent Sense)

[실시예 2]Example 2

마이크로파 플라즈마 CVD법Microwave plasma CVD

이어서 마이크로파(플라즈마) CVD법에 따라 본 발명을 실시하였다.Next, the present invention was carried out according to the microwave (plasma) CVD method.

제 8 도에 마이크로파 CVD 장치를 개략적으로 나타내었다.Figure 8 schematically shows a microwave CVD apparatus.

석영관(22)속에 석영봉(23)에 의해 기재(24)가 지지되어 있다.The base material 24 is supported by the quartz rod 23 in the quartz tube 22.

윗쪽 가스 도입구(25)로부터 원료가스(26)가 석영관(22)으로 도입된다. 그리고 이것은 석영관(22) 아랫쪽의 진공 배기구(27)에서 배출된다.The source gas 26 is introduced into the quartz tube 22 from the upper gas inlet 25. And this is discharged from the vacuum exhaust port 27 below the quartz tube 22.

석영관(22)의 반응이 행해지는 부분의 근방에는 수냉 쟈캣(28)이 설치된다.In the vicinity of the portion where the reaction of the quartz tube 22 is performed, a water-cooled jacat 28 is provided.

마그네트론(29)에서 마이크로파가 발진되어 도파관(30)을 통해 기재(24) 근방으로 유도된다.Microwaves are oscillated in the magnetron 29 and guided near the substrate 24 through the waveguide 30.

원료가스를 마이크로파로 여기시키기 때문에 기재 근방에 고밀도의 플라즈마가 발생된다.Since the source gas is excited by microwaves, a high density plasma is generated near the substrate.

본 실시예의 경우에는 도파관이 석영관과 직교하고 있고, 석영관의 축방향과 직각으로 플라즈마가 진행하도록 되어있다.In the case of this embodiment, the waveguide is orthogonal to the quartz tube, and the plasma proceeds at right angles to the axial direction of the quartz tube.

도파관과 석영관의 기하학적 위치관계는 고밀도의 마이크로파 플라즈마가 발생만 되면 기타의 방법에 의해서도 상관이 없다.The geometric positional relationship between the waveguide and the quartz tube is not correlated with other methods as long as a high density microwave plasma is generated.

도파관의 형상 칫수와 길이가 마이크로파의 모드를 결정하지만 도파관(30)내를 움직이는 플랜저(32)(반사판)에 의해 마이크로파의 정재파 모드를 규정하도록 되어있다.Although the shape dimension and length of the waveguide determine the mode of the microwave, the standing wave mode of the microwave is defined by the flanger 32 (reflecting plate) moving in the waveguide 30.

이러한 마이크로파 플라즈마 CVD법은 널리 알려져 있다.Such microwave plasma CVD methods are well known.

또한 마이크로파의 진행방향을 기재면과 직교시켜도 좋다.Further, the traveling direction of the microwave may be orthogonal to the substrate surface.

원료가스는 앞의 예와 같도록 탄소를 포함하는 가스, 수소가스 등으로 이루어진다.The source gas is made of a gas containing carbon, hydrogen gas and the like as in the previous example.

플라즈마를 가두기 위해서 석영관 주위에 자석을 배치하여 카스프자장, 혹은 축방향 자장을 형성시키는 일도 있다.In order to trap the plasma, a magnet may be arranged around the quartz tube to form a casp magnetic field or an axial magnetic field.

이것도 많이 알려져 있는 방법이다.This is also a much known method.

표4에 마이크로파 CVD법에 의한 합성조건을 나타내었다.Table 4 shows the synthesis conditions by microwave CVD.

기재에는 실시예와 같게 다결정 실리콘 기재를 사용하였다.As the substrate, a polycrystalline silicon substrate was used as in Example.

기재온도는 코팅중에는 광학시 광온온도계로 모니터하였다.The substrate temperature was monitored with a photothermometer during optics during coating.

[표 4] 마이크로파 플라즈마 CVD법에 의한 다이어몬드 합성조건[Table 4] Diamond Synthesis Condition by Microwave Plasma CVD

Figure kpo00015
Figure kpo00015

K-N이 본 발명의 실시예이다.K-N is an embodiment of the present invention.

이들은 2단계, 4단계로 원료가스 조성이 변환되며 성장 후기의 탄소농도가 증가되고 있다.They are converted into raw material gas composition in two and four stages, and the carbon concentration in the late growth stage is increasing.

Ar등의 불활성 가스는 마이크로파 플라즈마를 안정되게 여기시키기 때문에 Hα,C2등의 활성종 농도를 증가시키기 위해 첨가하고 있다.An inert gas such as Ar is added to increase the concentration of active species such as Hα and C 2 because it stably excites the microwave plasma.

O-Q는 비교예이다.O-Q is a comparative example.

O는 전부 저탄소 농도로 합성시킨 것이며, P는 전부 고탄소 농도로 합성시킨 것이다.All O was synthesized at low carbon concentration, and all P was synthesized at high carbon concentration.

또한 Q는 본 발명과는 반대의 농도변화로 합성시킨 것이다.In addition, Q is synthesized by changing the concentration opposite to the present invention.

이어서 공구성능을 평가하기 위해 실시예 1과 마찬가지로 절삭팁을 제작하였다.Then, a cutting tip was manufactured in the same manner as in Example 1 to evaluate the tool performance.

또한 실시예 1과 같이 다이어몬드 두께방향으로 라만 스펙트럼 측정치를 표 5에 나타내었다.Table 5 shows Raman spectrum measurements in the diamond thickness direction as in Example 1.

[표 5] 마이크로파 CVD법으로 만든 다이어몬드의 라만 시프트량TABLE 5 Raman shift of diamonds made by microwave CVD

Figure kpo00016
Figure kpo00016

또한 각각의 절삭팁을 실시예 1과 같은 조건에서 절삭성능 평가를 실시하였다.In addition, each cutting tip was evaluated for cutting performance under the same conditions as in Example 1.

그 결과를 표 6에 나타내었다.The results are shown in Table 6.

[표 6] 마이크로파 CVD로 만든 다이어몬드 각 샘플의 절삭특성[Table 6] Cutting characteristics of each diamond sample made by microwave CVD

Figure kpo00017
Figure kpo00017

표 5, 6을 대비하여 알 수 있는 것처럼, 라만 분광분석에 의해 상부 레이크면측 인선의 비다이어몬드 성분 피크치(X1)에 대한 다이어몬드성분 피크치(Y1)의 비율(X1/Y1)이, 모재면측의 비다이어몬드 성분 피크치(X2)의 다이어몬드 성분에 대한 비율(X2/Y2) 보다도 작은 막질구조 X1/Y1〈X2/Y2를 갖던가, 혹은 상부 레이크면측 인선 다이어몬드의 라만 스펙트럼 피크의 반치폭(α㎝-1)이 모재면측의 다이어몬드 라만 스펙트럼 피크의 반치폭(β㎝-1) 보다도 작은 막질구조 α〈β(㎝-1)를 갖는 본 발명예, 즉, 샘플 K-N에서는 A390의 절삭 시험에 있어서, 결손이 없이 고내마모성을 발휘하고 있다.As can be seen from Tables 5 and 6, the ratio (X1 / Y1) of the diamond component peak value Y1 to the non-diamond component peak value X1 of the upper rake face side edge is determined by Raman spectroscopy. Has a film structure X1 / Y1 &lt; X2 / Y2 that is smaller than the ratio of the diamond component peak value (X2) to the diamond component (X2 / Y2), or the half width of the Raman spectrum peak of the upper rake face side edge diamond. ㎝ -1) according to the Examples according to the present invention, i.e., sample KN cutting test of A390 having a full width at half maximum of the Raman spectrum of diamond peak (β㎝ -1) is smaller than the film quality structure α <β (㎝ -1) of the base material surface side It has high wear resistance without any defect.

이에 대해서 그 반대의 조건 X1/Y1

Figure kpo00018
X2/Y2, 또는 α
Figure kpo00019
β(㎝-1)인 비교예 O-Q에서는 단시간에 큰 결손이 있었고, 크게 마모되어 버릴 뿐 이었다.On the contrary condition X1 / Y1
Figure kpo00018
X2 / Y2, or α
Figure kpo00019
In Comparative Example OQ having β (cm −1 ), there was a large defect in a short time, and it was only greatly worn out.

[실시예 3]Example 3

열 CVD법을 병용한 공정Process using thermal CVD method

열 CVD법에 의해 본 발명의 다결정 다이어몬드막의 2단계를 제작하였다.Two steps of the polycrystalline diamond film of the present invention were produced by thermal CVD.

제 9 도에 열 CVD장치의 개략을 나타내었다.9 shows an outline of a thermal CVD apparatus.

진공으로 끌수 있는 석영관(35) 속에 지지대(36)가 있으며, 여기서 기재(37)가 지지되어 있다. 석영관(35) 주위에는 히터(39)가 설치되어 있다. 석영관(35)에는 원료가스 입구(39)로부터 원료가스가 도입된다. 폐가스가 진공배기구(40)에서 배출된다. 원료가스는 히터에 의해 가열되어 여기되고, 기상반응에 의해 기재상에 다결정 다이어몬드가 성장된다.There is a support 36 in a quartz tube 35 which can be pulled in a vacuum, where the substrate 37 is supported. A heater 39 is provided around the quartz tube 35. The source gas is introduced into the quartz tube 35 from the source gas inlet 39. Waste gas is discharged from the vacuum vent 40. The source gas is heated and excited by a heater, and polycrystalline diamond is grown on the substrate by the gas phase reaction.

본 발명을 적용하기 위해서는 다이어몬드 막질을 적어도 2단계로 변화시키지 않으면 안된다.In order to apply the present invention, the diamond film must be changed in at least two stages.

여기서는 2단계로 변화시켜 다이어몬드막을 만든 예를 설명하기로 한다.Here, an example of making a diamond film by changing to two steps will be described.

여기서는 제1단계에서의 성장막을 필라멘트 CVD법으로, 제2단계의 성장막은 열 CVD법으로 실시하였다. 열 CVD법으로 다이어몬드를 저온에서 합성시키기 위해서는 불소계의 가스를 첨가하는 것이 가장 좋다.Here, the growth film in the first step was subjected to the filament CVD method, and the growth film in the second step was performed by the thermal CVD method. In order to synthesize a diamond at low temperature by thermal CVD, it is best to add a fluorine-based gas.

기재는 14mm×14mm×2.5mm의 다결정 Si이다.The base material is polycrystalline Si of 14 mm x 14 mm x 2.5 mm.

(제1단계)합성조건 : 열 필라멘트 CVD법(Step 1) Synthesis condition: Thermal filament CVD method

원료가스 H21000SCCMRaw material gas H 2 1000 SCCM

C2H5OH 20SCCMC 2 H 5 OH 20SCCM

압력 100TorrPressure 100Torr

기재온도 88℃Substrate temperature 88 ℃

성장막 두께 80㎛Growth film thickness 80㎛

(제2단계)합성조건(1단계에 이어서) : 열 CVD법(Second step) Synthesis condition (following step 1): thermal CVD method

원료가스 H21000SCCMRaw material gas H 2 1000 SCCM

CH3Br 30SCCMCH 3 Br 30SCCM

F218SCCMF 2 18SCCM

He 150SCCMHe 150SCCM

압력 100TorrPressure 100Torr

기재온도 200℃Substrate temperature 200 ℃

성장막 두께 100㎛Growth film thickness 100㎛

이것들을 계속하여 성장시켰다.These continued to grow.

전막두께가 180㎛이다.The film thickness is 180 mu m.

이것을 전술한 예와 같이 제 2 도에 나타낸 공정에 의해 초경합금의 대금에 납땜시켜 공구로 만들었다. 라만 분광 분석에 의해 비다이어몬드 성분의 피크(X)에 대한 다이어몬드 성분의 피크(Y)에 대한 비율(X/Y)과 다이어몬드의 라만 스펙트럼 피크의 반치폭 "α,β(㎝-1)"를 나타내었다.This was brazed to the price of the cemented carbide by the process shown in FIG. 2 as in the above example to make a tool. The ratio (X / Y) to the peak (Y) of the diamond component to the peak (X) of the diamond component by Raman spectroscopy and the half width of the Raman spectral peak of the diamond "α, β (cm -1 ) ".

제1층 : (상부 레이크면으로부터 10㎛의 깊이로)1st layer: (to depth of 10 micrometers from upper rake surface)

X1/Y1=0.005X 1 / Y 1 = 0.005

α=4.5(㎝-1)α = 4.5 (cm -1 )

제2층 : (상부 레이크면으로부터 165㎛의 깊이로)Second layer: (to a depth of 165 μm from the upper rake face)

X2/Y2=0.3X 2 / Y 2 = 0.3

β=18.8(㎝-1) 이었다.β = 18.8 (cm −1 ).

원료가스의 탄소농도가 높고 형성온도가 낮은 2층에서 역시 X/Y 및 반치폭의 크게 되어 있다. 이것의 공구특성을 평가하기 위해서 바깥둘레면에 축방향으로 늘어선 4개의 홈이 형성되어 있는 A390 합금 (Al-17% Si) 둥근막대를 피삭재로 하여 절삭하였다.The second layer, which has a high carbon concentration and a low formation temperature, has a large X / Y and a half width. In order to evaluate this tool characteristic, the A390 alloy (Al-17% Si) round rod with four grooves arranged in the axial direction on the outer circumferential surface was cut as a workpiece.

절사 조건은 전술한 예와같이,The trimming condition is as in the above example,

절삭속도 800m/minCutting speed 800m / min

절단깊이 0.2mmDepth of cut 0.2mm

이송 0.1mm/rev.Feed 0.1 mm / rev.

로 건식 절삭하였다.Dry cutting with

120분후의 Vb 마모량은 15㎛이었다. 매우 적은 수치이다. 열 CVD법에 본 발명을 적용하여도 유효하다 할 수 있다.Vb wear after 120 minutes was 15 µm. Very little. It is also effective to apply the present invention to the thermal CVD method.

[실시예 4]Example 4

열 플라즈마 CVD법Thermal Plasma CVD

제 10 도에 열 플라즈마 CVD장치를 나타내었다.10 shows a thermal plasma CVD apparatus.

진공챔버(42)의 윗쪽으로 동심상태의 전극(43)이 설치된다. 아랫쪽으로 냉각 지지대(44)가 있으며, 그 위에 기재(45)가 지지되어 설치된다.A concentric electrode 43 is provided above the vacuum chamber 42. There is a cooling support 44 below, and the base material 45 is supported and installed on it.

전극(43)은 중심이 음극, 주변 테두리가 양극이 되며 정부의 전극사이에는 직류전원(46)에 의해 전압이 가해진다. 원료가스(47)은 전극(43) 사이의 간격으로부터 노즐(51)을 거쳐 진공챔버(42) 속으로 도입된다.The electrode 43 has a cathode at the center and a cathode at the peripheral edge thereof, and a voltage is applied by the DC power supply 46 between the electrodes of the government. The source gas 47 is introduced into the vacuum chamber 42 via the nozzle 51 from the gap between the electrodes 43.

여기서 원료가스(47)은 이온화되어 플라즈마 가스류(52)로 되어 기재쪽으로 흐른다. 폐가스는 진공배기구(49)에서 배출된다. 기재는 전술한 예와같이 25mm×25mm×5.0mmt의 다결정 Si이다. 다이어몬드의 성장방향 막질을 변화시키기 위해 2단계의 성장공정을 계속하여 실시하였다.Here, the source gas 47 is ionized to become a plasma gas stream 52 and flows toward the substrate. The waste gas is discharged from the vacuum exhaust port 49. The substrate is a polycrystalline Si of 25 mm x 25 mm x 5.0 mmt as in the above example. In order to change the film quality of the growth direction of the diamond, a two-step growth process was continued.

(제1단계) 합성조건(Step 1) Synthesis Condition

원료가스 H210SLMRaw material gas H 2 10SLM

CH41.8SLMCH 4 1.8SLM

Ar 30SLMAr 30SLM

압력 200TorrPressure 200Torr

기재온도 400℃400 ℃

성장막 두께 500㎛Growth film thickness 500㎛

(제2단계)(Step 2)

원료가스 H220SLMRaw material gas H 2 20SLM

CH45SLMCH 4 5SLM

He 50SLMHe 50SLM

압력 100TorrPressure 100Torr

기재온도 600℃Substrate temperature 600 ℃

성장막 두께 2400㎛Growth film thickness 2400㎛

(SLM : standard litter per minute)(SLM: standard litter per minute)

이다.to be.

이들의 성장을 계속하여 실시하였다.Their growth continued.

전막두께가 2900㎛(2.9mm)가 된다.The film thickness is 2900 탆 (2.9 mm).

제 2 도의 공정에 따라서 다결정 다이어몬드를 초경합금의 모재상에 납땜하여 공구를 만들었다.According to the process of FIG. 2, polycrystalline diamond was soldered onto the base material of the cemented carbide to make a tool.

제1층, 제2층의 다이어몬드 라만 스펙트럼 피크의 반치폭은,The full width at half maximum of the diamond Raman spectrum peak of the first layer and the second layer,

제1층 : 상부 레이크면으로부터 30㎛ 4.9㎝-1(α)First layer: 30 µm 4.9 cm -1 (α) from upper rake surface

제2층 : 상부 레이크면으로부터 2862㎛ 13.6㎝-1(β)Second layer: 2862 μm 13.6 cm −1 (β) from top rake surface

이었다.It was.

이 공구의 성능을 평가하기 위해 바깥둘레면에 축방향으로 늘어선 4개의 홈이 형성되어 있는 A390 합금(Al-17% Si) 둥근막대를 피삭재로 하여In order to evaluate the performance of this tool, the work piece is made of A390 alloy (Al-17% Si) round rod with four grooves in the axial direction.

절삭속도 800m/minCutting speed 800m / min

절단깊이 0.2mmDepth of cut 0.2mm

이송 0.1mm/rev.Feed 0.1 mm / rev.

의 절삭조건으로 건식 절삭하였다.Dry cutting was performed under the cutting conditions of.

120분후의 Vb 마모량은 31㎛로 매우 적었다.The amount of Vb wear after 120 minutes was very small at 31 µm.

그러므로 열 플라즈마 CVD법에 의한 다이어몬드의 성장에는 본 발명을 유효하게 적용할 수 있다.Therefore, the present invention can be effectively applied to the growth of diamond by thermal plasma CVD.

본 발명은 두께방향으로 다이어몬드 막질을 변화시키는 CVD법에 의해 다이어몬드막을 형성시킨다.The diamond film is formed by the CVD method in which the diamond film quality is changed in the thickness direction.

이에 따라 강도, 내마모성, 내결손성, 내용착성, 내열성이 뛰어난 다이어몬드막을 제조할 수 있게 된다. 그러면 어떻게 하여 본 발명에 의해 그러한 다이어몬드막이 만들어지는지 설명하기로 한다.Thereby, the diamond film excellent in strength, abrasion resistance, defect resistance, welding resistance, and heat resistance can be manufactured. The following describes how such a diamond film is made by the present invention.

종래에는 두께방향으로 균일한 막질의 다이어몬드를 만들고 있었다. 순도가 높은 고결정성의 다이어몬드는 강성이 이론 그대로 높지만, 충격에 의해 손쉽게 결손된다. 즉 결정성이 높은 다이어몬드는 내결손성이 결여되어 있다. 종래의 예로서 든 것은 단시간에 결손되어 버린다. 그것은 완전 결정이기 때문에 강성이 너무 높다는데에 그 원인이 있다고 생각된다.Conventionally, diamond having a uniform film quality in the thickness direction has been made. High-purity, highly crystalline diamonds have high rigidity in theory, but are easily lost by impact. In other words, diamond having high crystallinity lacks defect resistance. The conventional example is short-lived. Since it is a complete crystal, it is thought that the cause is that the rigidity is too high.

그렇다면 결정성을 저하시켜 비다이어몬드 성분의 함유량을 많게하여 결손이 많은 다이어몬드로 만들면 되느냐 하면 그렇지도 않다. 비다이어몬드 성분이 많으면 강성이 저하되어 내마모성이 떨어지는 문제점이 생긴다. 내결손성과 내마모성이 공구에는 필요한 것이다.If so, the crystallinity may be lowered to increase the content of the non-diamond component to make the diamond having many defects. When there are many non-diamond components, rigidity will fall and abrasion resistance will fall. Break resistance and wear resistance are necessary for the tool.

비다이어몬드 성분이나 막속의 결함을 적당한 범위에서 한정시킨다고 해서 최적의 특성을 얻을 수 없다. 피삭물에 접촉되는 면에서는 내마모성이 필수적이다. 또한 막전체의 인성을 높이지 않으면 내결손성은 향상 되지 않는다. 그리고 강성과 인성은 상반되는 특성이며, 그 양쪽을 양립시키는 것은 매우 어렵다.Optimum characteristics cannot be obtained by limiting the defects of the non-diamond component and the film in an appropriate range. Wear resistance is essential in terms of contact with the workpiece. In addition, failure resistance is not improved unless the toughness of the entire membrane is increased. And stiffness and toughness are opposite properties, and it is very difficult to make both compatible.

그리하여 본 발명에서는 막두께에 상호 보완성을 갖도록 하였다. 피삭물에 접촉되는 상부 레이크면은 비다이어몬드 성분 또는 결함이 적은 다이어몬드 막질로 하고, 각각의 다이어몬드 결정성은 향상시킨다. 또한 모재면측은 그와 반대로 인성의 향상을 꾀하고 있다.Thus, in the present invention, the film thickness is complementary to each other. The upper rake surface in contact with the workpiece is made of a non-diamond component or a diamond film having few defects, and each diamond crystallinity is improved. On the contrary, the base material side is trying to improve the toughness.

내부(모재면측)쪽의 인성이 높기 때문에 인선이 충격을 받아도 그 내부의 완충작용으로 다이어몬드가 결손되지 않는다.Since the toughness of the inner side (base material side) is high, the diamond does not become defective due to the buffering action inside even when the edge is impacted.

이점이 본 발명의 다이어몬드 공구에 고성능을 부여해 주는 것이다.This gives a high performance to the diamond tool of the present invention.

내마모성은 상부 레이크면의 성질에 따라 다르며, 상부 레이크면측은 고결정성이며 고강성이기 때문에 난삭재에 대해서도 충분한 내마모성을 얻을 수 있다. 소결 다이어몬드에서는 점결재를 포함하고 있기 때문에 내마모성이 저하되지만 본 발명에서는 그러한 일이 없다.Abrasion resistance is dependent on the property of the upper rake surface, and since the upper rake surface side is high crystallinity and high rigidity, sufficient abrasion resistance can be obtained even for a difficult-to-work material. Since a sintered diamond contains a caking additive, abrasion resistance falls but it does not happen in this invention.

또한 공구수명을 생각할 경우 상부 레이크면측 40㎛ 또는 다이어몬드막 두께의 30%까지는 고품질 다이어몬드가 바람직하다. 그리하여 내마모성, 내결손성, 강도, 내용착성등의 특성이 강하게 요구되는 분야, 특히 절삭공구, 굴삭공구, 선삭공구, 드레서등의 공구용에 유용하다.In terms of tool life, high-quality diamonds are preferred up to 40 µm on the upper rake face side or up to 30% of the diamond film thickness. Therefore, it is useful for the fields where the characteristics such as wear resistance, fracture resistance, strength, welding resistance, etc. are strongly required, especially for tools such as cutting tools, digging tools, turning tools, dressers, and the like.

Claims (18)

공구모재와 다결정 다이어몬드로 이루어지며, 공구 인선의 모재면에 다결정 다이어몬드의 모재 설치 고정면과 접속되어 고정된 다이어몬드의 상부 레이크면에 의해 피가공물을 가공하는 구조의 공구이며, 다이어몬드의 두께가 40㎛ 이상되며, 다이어몬드의 두께방향으로 막질이 변화하며, 인선 상부 레이크면측의 다이어몬드 막질이 모재 설치 고정면측의 다이어몬드 막질 보다도 양호한 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.It is composed of tool base material and polycrystalline diamond, and it is connected to the base material installation surface of the polycrystalline diamond on the base surface of the tool edge and processes the workpiece by the upper rake surface of the fixed diamond. A thickness of 40 µm or more, the film quality is changed in the thickness direction of the diamond, the diamond film quality of the upper rake surface side of the cutting edge is better than the diamond film quality of the fixed surface side of the base material installation surface. 공구모재와 다결정 다이어몬드로 이루어지며, 공구 인선의 모재면에 다결정 다이어몬드의 모재 설치 고정면과 접속되어 고정된 다이어몬드의 상부 레이크면에 의해 피가공물을 가공하는 구조의 공구이며, 다이어몬드의 두께가 40㎛ 이상이며, 다이어몬드의 두께방향으로 막질이 변화하며, 인선 상부 레이크면측의 다이어몬드속의 비결정질 탄소성분, 비다이어몬드 탄소성분, 금속 불순물, 수소, 질소원자등의 비다이어몬드 성분 함유량이 모재 설치 고정면측 다이어몬드속의 비다이어몬드 성분 함유량에 비해서 적은 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.It is composed of tool base material and polycrystalline diamond, and it is connected to the base material installation surface of the polycrystalline diamond on the base surface of the tool edge and processes the workpiece by the upper rake surface of the fixed diamond. The thickness is 40 µm or more, and the film quality changes in the thickness direction of the diamond, and the content of non-diamond components such as amorphous carbon components, non-diamond carbon components, metal impurities, hydrogen, and nitrogen atoms in the diamond on the upper rake face side of the edge line A polycrystalline diamond tool, which is less than the content of non-diamond component in the base material-mounted fixed surface side diamond. 제 1 항에 있어서, 인선 다이어몬드의 상부 레이크면으로부터 두께방향 모재면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 다이어몬드의 어느 한 작은쪽에서의 다이어몬드속의 비다이어몬드 성분 함유량이 다이어몬드 모재 설치 고정면보다 두께방향 인선의 상부 레이크면을 향해서 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 어느 한 작은쪽에서의 다이어몬드 속의 비다이어몬드 성분 함유량에 대해서 적은 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.The diamond of claim 1, wherein at least one of diamonds within 30% of the average thickness of the diamond or less than 40 µm from the upper rake surface of the cutting edge diamond toward the thickness direction base material surface. The content of the component in the diamond is less than 30% of the average film thickness of the diamond or less than 40 µm toward the upper rake surface of the cutting edge in the thickness direction than the diamond base material fixed surface. Featured polycrystalline diamond tool. 제 1 항에 있어서, 라만 분광분석에 의해 인선 다이어몬드의 상부 레이크면으로부터 두께방향 모재면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 다이어몬드의 어느 한 작은쪽에서의 비다이어몬드 성분의 피크치(X1)에 대한 다이어몬드 성분의 피크치(Y1) 비율(X1/Y1)이 다이어몬드 모재 설치 고정면보다 두께방향 인선의 상부 레이크면을 향해서 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 어느 한 작은쪽에서의 비다이어몬드 성분 피크치(X2)의 다이어몬드 성분의 피크치(Y2)에 대한 비율(X2/Y2) 보다도 작은 막질구조 X1/Y1〈X2/Y2를 갖는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.2. The ratio of any one of the diamonds of claim 1, wherein the ratio is at least 30% of the average film thickness of the diamond or less than 40 mu m from the upper rake surface of the edge diamond to the thickness base material surface by Raman spectroscopy. The ratio (X1 / Y1) of the diamond component to the peak value (X1) of the diamond component is less than 30% of the average film thickness of the diamond toward the upper rake surface of the edge in the thickness direction than the diamond base material fixed surface. Or has a film structure X1 / Y1 &lt; X2 / Y2 smaller than the ratio (X2 / Y2) of the diamond component peak value (X2) to the peak value (Y2) of the diamond component at any one within 40 µm. Polycrystalline diamond tool. 공구모재와 다결정 다이어몬드로 이루어지며, 공구 인선의 모재면에 다결정 다이어몬드의 모재 설치 고정면을 접속하여 고정된 다이어몬드의 상부 레이크면에 의해 피가공물을 가공하는 구조의 공구이며, 다이어몬드의 두께가 40㎛ 이상이며, 다이어몬드의 두께방향으로 막질이 변화하며, 인서의 상부 레이크면측 다이어몬드 속의 결함밀도가 모재 설치 고정면측 다이어몬드속의 결함밀도에 비해서 적은 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.It is composed of tool base material and polycrystalline diamond, and is connected to the base surface of the tool edge and connects the base material fixing surface of the polycrystalline diamond to process the workpiece by the upper rake surface of the fixed diamond. A thickness of 40 µm or more, wherein the film quality changes in the diamond thickness direction, and the defect density in the diamond on the upper rake face side of the insert is smaller than the defect density in the diamond on the base surface of the mounting base. 제 1 항에 있어서, 인선 다이어몬드의 상부 레이크면측으로부터 두께방향 모재 설치 고정면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 어느 한 작은쪽에서의 다이어몬드 속의 결함밀도가 모재 설치 고정면으로부터 두께방향의 상부 레이크면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 어느 한 작은쪽의 다이어몬드 속의 결함밀도에 비해서 작은 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.The defect density in the diamond according to claim 1, wherein the defect density in the diamond is less than 30% of the average film thickness of the diamond or any one within 40 µm from the upper rake surface side of the edge diamond toward the thickness direction base material installation fixing surface. A polycrystalline diamond tool, characterized in that it is smaller than the defect density in the diamond of any one of less than 30% of the average film thickness of the diamond or less than 40 µm from the mounting fixing surface toward the upper rake surface in the thickness direction. 제 1 항에 있어서, 라만 분광분석에 의해 구해진 라만 발광 스팩트럼에 있어서, 인선 다이어몬드의 상부 레이크면으로부터 두께방향 모재면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 다어어몬드의 어느 한 작은쪽에서의 스펙트럼의 다이어몬드 성분에 대응하는 피크의 반치폭(α㎝-1)이 다이어몬드 모재 설치 고정면보다 두께방향 인선의 상부 레이크면을 향해서 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛ 이내의 어느 한 작은쪽에서의 스펙트럼의 다이어몬드 성분에 대응하는 피크의 반치폭(β㎝-1)보다도 작은 (α〈β)막질구조를 갖는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.The Raman luminescence spectrum obtained by Raman spectroscopy according to claim 1, wherein at least 30% of the average film thickness of the diamond from the upper rake surface of the cutting edge diamond toward the thickness direction base material surface is less than or equal to 40 mm. The half width (αcm -1 ) of the peak corresponding to the diamond component of the spectrum at any one of the small edges is within 30% of the average film thickness of the diamond toward the upper rake surface of the edge in the thickness direction than the diamond base material fixed surface. Or (α <β) film-like structure smaller than the half width (βcm -1 ) of the peak corresponding to the diamond component of the spectrum at any one of the smaller ones within 40 µm. 제 1 항에 있어서, 납땜으로 다결정 다이어몬드를 모재에 설치하는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.The polycrystalline diamond tool according to claim 1, wherein the polycrystalline diamond is attached to the base material by soldering. 수소가스, 탄소함유 가스를 원료가스로서 사용하고, 화학적 기상 퇴적법에 의해 원료가스속의 농도를 높이는 방법으로 하던가, 산소함유량을 감소시키는 방법으로 하던가, 혹은 질소함유량을 감소시키는 방법으로 원료가스속의 성분을 변화되면서 다이어몬드를 기재상에 석출시켜 기재를 제거하고, 이 다이어몬드를 다이어몬드 단체막으로 만들어 이 다어어몬드의 최종 성장면측을 공구 인선의 모재면과 접속시켜 고정하여 기재면측의 다이어몬드를 인선의 상부 레이크면으로 하는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구의 제조방법.By using hydrogen gas or carbon-containing gas as the source gas and increasing the concentration of the source gas by chemical vapor deposition, reducing the oxygen content, or reducing the nitrogen content, The diamond is deposited on the substrate to remove the substrate, and the diamond is formed into a diamond single layer to connect the final growth surface side of the diamond with the base surface of the tool edge to fix the diamond on the substrate surface side. Method for producing a polycrystalline diamond tool, characterized in that as the upper rake surface of the cutting edge. 제 9 항에 있어서, 화학적 기상 퇴적법에 의해 기재상에 다이어몬드를 석출시키는 공정에 있어서, 원료가스로서 적어도 수소가스(A), 탄소원자 함유가스(B)의 2종류 이상의 혼합가스를 이용하여, 적어도 다이어몬드를 12㎛ 막상태로 석출시키기까지의 수소가스(A), 탄소원자가스(B)의 몰분율비 (B1)/(A1)가 12㎛ 이상 석출시킬때의 몰분율비 (B2)/(A2)보다도 작은것 (B1)/(A1)〈(B2)/(A2)을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구의 제조방법.10. The method of claim 9, wherein in the step of depositing diamond on the substrate by chemical vapor deposition, at least two kinds of mixed gases of hydrogen gas (A) and carbon atom-containing gas (B) are used as source gas. At least the mole fraction ratio (B2) / (A1) of the hydrogen gas (A) and the carbon atoms (B) until the diamond is precipitated in a 12 µm film state (B2) / A method for producing a polycrystalline diamond tool, characterized by being smaller than (A2) (B1) / (A1) &lt; (B2) / (A2). 제 10 항에 있어서, 기재상에 다이어몬드를 석출시켜 가는 공정에 있어서, 적어도 12㎛ 다이어몬드를 석출시키기까지 수소가스(A), 탄소원자 함유가스(B)의 2종류의 가스 이외에 산소원자 함유가스(C)를 반응계내로 도입시키는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구의 제조방법.The method of claim 10, wherein in the step of depositing the diamond on the substrate, oxygen atoms are contained in addition to two kinds of gases, hydrogen gas (A) and carbon atom-containing gas (B), until the diamond is precipitated at least 12 µm. A method for producing a polycrystalline diamond tool, characterized by introducing a gas (C) into the reaction system. 제 10 항에 있어서, 기재상에 다이어몬드를 석출시켜 가는 공정에 있어서, 적어도 12㎛ 다이어몬드를 석출시킨후, 수소가스(A), 탄소원자 함유가스(B)의 2종류의 가스 이외에 질소원자 함유가스(D)를 반응계내로 도입시키는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구의 제조방법.The method of claim 10, wherein in the step of depositing diamond on the substrate, after depositing at least 12 µm diamond, nitrogen atoms other than two kinds of gases, hydrogen gas (A) and carbon atom-containing gas (B), are deposited. A method for producing a polycrystalline diamond tool, characterized by introducing a containing gas (D) into a reaction system. 제 2 항에 있어서, 인선 다이어몬드의 상부 레이크면으로부터 두께방향 모재면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 다이어몬드의 어느 한 작은쪽에서의 다이어몬드속의 비다이어몬드 성분 함유량이 다이어몬드 모재 설치 고정면보다 두께방향 인선의 상부 레이크면을 향해서 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 어느 한 작은쪽에서의 다이어몬드속의 비다이어몬드 성분 함유량에 대해서 적은 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.3. The diamond in the diamond according to claim 2, wherein at least one of diamonds within 30% or less than 40 mu m of the average film thickness of the diamond from the upper rake surface of the edge diamond to the thickness direction base surface The content of the component in the diamond is less than 30% of the average thickness of the diamond or less than 40 µm toward the upper rake surface of the cutting edge in the thickness direction of the diamond base material fixed surface. Featured polycrystalline diamond tool. 제 2 항에 있어서, 라만 분광분석에 의해 인선 다이어몬드의 상부 레이크면으로부터 두께방향 모재면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 다이어몬드의 어느 한 작은쪽에서의 비다이어몬드 성분의 피크치(X1)에 대한 다이어몬드 성분의 피크치(Y1) 비율(X1/Y1)이 다이어몬드 모재 설치 고정면보다 두께방향 인선의 상부 레이크면을 향해서 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 어느 한 작은쪽에서의 비다이어몬드 성분 피크치(X2)의 다이어몬드 성분의 피크치(Y2)에 대한 비율(X2/Y2) 보다도 작은 막질구조 X1/Y1〈X2/Y2를 갖는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.3. The ratio of any one of the diamonds within at least 30% or less than 40 mu m of the average film thickness of the diamond from the upper rake face of the edge line diamond to the thickness base material surface by Raman spectroscopy. The ratio (X1 / Y1) of the diamond component to the peak value (X1) of the diamond component is less than 30% of the average film thickness of the diamond toward the upper rake surface of the edge in the thickness direction than the diamond base material fixed surface. Or has a film structure X1 / Y1 &lt; X2 / Y2 smaller than the ratio (X2 / Y2) of the diamond component peak value (X2) to the peak value (Y2) of the diamond component at any one within 40 µm. Polycrystalline diamond tool. 제 5 항에 있어서, 인선 다이어몬드의 상부 레이크면측으로부터 두께방향 모재 설치 고정면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 어느 한 작은쪽에서의 다이어몬드 속의 결합밀도가 모재 설치 고정면으로부터 두께방향의 상부 레이크면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 어느 한 작은쪽의 다이어몬드 속의 결합밀도에 비해서 작은 것을 특징으로하는 다결정 다이어몬드 공구.6. The bonding density in the diamond according to claim 5, wherein the bonding density in the diamond is less than 30% of the average film thickness of the diamond or any one of less than 40 mu m from the upper rake surface side of the edge diamond toward the thickness direction base material installation fixing surface. A polycrystalline diamond tool, characterized in that it is smaller than the bonding density in the diamond of any one of less than 30% of the average film thickness of the diamond or less than 40 µm from the mounting fixed surface toward the upper rake surface in the thickness direction. 제 5 항에 있어서, 라만 분광분석에 의해 구해진 라만 발광 스펙트럼에 있어서, 인선 다이어몬드의 상부 레이크면으로부터 두께방향 모재면을 향해서 적어도 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 다이어몬드의 어느 한 작은쪽에서의 스펙트럼의 다이어몬드 성분에 대응하는 피크의 반치폭(α㎝-1)이 다이어몬드 모재 설치 고정면보다 두께방향 인선의 상부 레이크면을 향해서 다이어몬드의 평균 막두께의 30%이내 또는 40㎛이내의 어느 한 작은쪽에서의 스펙트럼의 다이어몬드 성분에 대응하는 피크의 반치폭(β㎝-1) 보다도 작은 (α〈β)막질구조를 갖는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.6. The Raman emission spectrum obtained by Raman spectroscopy according to claim 5, wherein at least 30% or less than 40 mu m of the average film thickness of the diamond from the upper rake surface of the cutting edge diamond toward the thickness base material surface. The half width (αcm -1 ) of the peak corresponding to the diamond component of the spectrum at any one of the smaller sides is less than 30% of the average film thickness of the diamond toward the upper rake surface of the edge in the thickness direction than the diamond base material fixed surface. A polycrystalline diamond tool having a (α <β) film structure smaller than the half width (β cm −1 ) of a peak corresponding to a diamond component of a spectrum at any one of less than 40 μm. 제 2 항에 있어서, 납땜으로 다결정 다이어몬드를 모재에 설치하는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.The polycrystalline diamond tool according to claim 2, wherein the polycrystalline diamond is provided on the base material by soldering. 제 5 항에 있어서, 납땜으로 다결정 다이어몬드를 모재에 설치하는 것을 특징으로 하는 다결정 다이어몬드 공구.The polycrystalline diamond tool according to claim 5, wherein the polycrystalline diamond is provided on the base material by soldering.
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